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考虑以下测试程序：

堆栈上的循环值

int main( void ) {
    int iterations = 1000000000;

    while ( iterations > 0 )
        -- iterations;
}

堆栈上的循环值（取消引用）

int main( void ) {
    int iterations = 1000000000;
    int * p = & iterations;

    while ( * p > 0 )
        -- * p;
}

堆上的循环值

#include <stdlib.h>

int main( void ) {
    int * p = malloc( sizeof( int ) );
    * p = 1000000000;

    while ( *p > 0 )
        -- * p;
}

通过使用 -O0 编译它们，我得到以下执行时间：

case1.c
real    0m2.698s
user    0m2.690s
sys     0m0.003s

case2.c
real    0m2.574s
user    0m2.567s
sys     0m0.000s

case3.c
real    0m2.566s
user    0m2.560s
sys     0m0.000s

[编辑] 以下是 10 次处决的平均值：

case1.c
2.70364

case2.c
2.57091

case3.c
2.57000

为什么第一个测试用例的执行时间更大，这似乎是最简单的？

我当前的架构是 x86 虚拟机（Archlinux）。我使用 gcc (4.8.0) 和 clang (3.3) 都得到了这些结果。

[编辑 1] 生成的汇编代码几乎相同，只是第二个和第三个的指令比第一个多。

[编辑 2] 这些表演是可重现的（在我的系统上）。每次执行将具有相同的数量级。

[编辑 3] 我并不真正关心非优化程序的性能，但我不明白为什么它会变慢，我很好奇。

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1 回答 1

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很难说这是否是原因，因为我在做一些猜测而你没有给出一些细节（比如你正在使用哪个目标）。但是，当我使用 x86 目标在没有优化的情况下进行编译时，我看到的是以下用于递减iterations变量的序列：

情况1：

L3:
    sub DWORD PTR [esp+12], 1
L2:
    cmp DWORD PTR [esp+12], 0
    jg  L3

案例二：

L3:
    mov eax, DWORD PTR [esp+12]
    mov eax, DWORD PTR [eax]
    lea edx, [eax-1]
    mov eax, DWORD PTR [esp+12]
    mov DWORD PTR [eax], edx
L2:
    mov eax, DWORD PTR [esp+12]
    mov eax, DWORD PTR [eax]
    test    eax, eax
    jg  L3

您在案例 1 中看到的一大区别是指令在L3读取和写入内存位置。紧随其后的是一条指令，该指令读取刚刚写入的相同内存位置。这种指令序列（写入相同的内存位置，然后在下一条指令中立即使用）通常会导致现代 CPU 中的某种流水线停顿。

您会注意到，在情况 2 中不存在紧跟在同一位置读取的写入。

再次 - 这个答案是一些明智的猜测。

于 2013-07-16T23:32:56.183 回答