336

我一直想知道,一般来说,在循环之前声明一个丢弃变量,而不是在循环内重复声明,是否会产生任何(性能)​​差异?Java中的一个(非常没有意义的)示例:

a)循环前声明:

double intermediateResult;
for(int i=0; i < 1000; i++){
    intermediateResult = i;
    System.out.println(intermediateResult);
}

b)在循环内(重复)声明:

for(int i=0; i < 1000; i++){
    double intermediateResult = i;
    System.out.println(intermediateResult);
}

哪个更好,a还是b

我怀疑重复的变量声明(示例b )在理论上会产生更多的开销,但是编译器足够聪明,所以没关系。示例b的优点是更紧凑,并将变量的范围限制在使用它的位置。尽管如此,我还是倾向于根据示例a编写代码。

编辑:我对 Java 案例特别感兴趣。

4

26 回答 26

271

哪个更好,a还是b

从性能的角度来看,您必须对其进行衡量。(在我看来,如果你可以测量差异,编译器就不是很好)。

从维护的角度来看,b更好。在尽可能窄的范围内,在同一个地方声明和初始化变量。不要在声明和初始化之间留下一个空洞,也不要污染你不需要的命名空间。

于 2009-01-02T16:18:10.217 回答
227

好吧,我分别运行了您的 A 和 B 示例 20 次,循环了 1 亿次。(JVM - 1.5.0)

A:平均执行时间:0.074 秒

B:平均执行时间:0.067 秒

令我惊讶的是,B 稍微快了一点。与计算机一样快,现在很难说你是否能准确地测量到这一点。我也会将其编码为 A 方式,但我会说这并不重要。

于 2009-01-02T16:25:15.507 回答
66

这取决于语言和确切的用途。例如,在 C# 1 中它没有任何区别。在 C# 2 中,如果局部变量由匿名方法(或 C# 3 中的 lambda 表达式)捕获,它会产生非常显着的差异。

例子:

using System;
using System.Collections.Generic;

class Test
{
    static void Main()
    {
        List<Action> actions = new List<Action>();

        int outer;
        for (int i=0; i < 10; i++)
        {
            outer = i;
            int inner = i;
            actions.Add(() => Console.WriteLine("Inner={0}, Outer={1}", inner, outer));
        }

        foreach (Action action in actions)
        {
            action();
        }
    }
}

输出:

Inner=0, Outer=9
Inner=1, Outer=9
Inner=2, Outer=9
Inner=3, Outer=9
Inner=4, Outer=9
Inner=5, Outer=9
Inner=6, Outer=9
Inner=7, Outer=9
Inner=8, Outer=9
Inner=9, Outer=9

不同之处在于所有动作都捕获相同的outer变量,但每个动作都有自己独立的inner变量。

于 2009-01-02T16:16:53.200 回答
35

以下是我在 .NET 中编写和编译的内容。

double r0;
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    r0 = i*i;
    Console.WriteLine(r0);
}

for (int j = 0; j < 1000; j++) {
    double r1 = j*j;
    Console.WriteLine(r1);
}

CIL被渲染回代码时,这就是我从.NET Reflector中得到的。

for (int i = 0; i < 0x3e8; i++)
{
    double r0 = i * i;
    Console.WriteLine(r0);
}
for (int j = 0; j < 0x3e8; j++)
{
    double r1 = j * j;
    Console.WriteLine(r1);
}

所以编译后两者看起来完全一样。在托管语言中,代码被转换为 CL/字节代码,并在执行时被转换为机器语言。因此,在机器语言中,甚至可能不会在堆栈上创建双精度数。它可能只是一个寄存器,因为代码反映了它是WriteLine函数的临时变量。对于循环,有一整套优化规则。所以一般人不应该担心它,尤其是在托管语言中。string a; a+=anotherstring[i]在某些情况下,您可以优化管理代码,例如,如果您必须使用 just vs using连接大量字符串StringBuilder. 两者之间的性能差异很大。在很多这样的情况下,编译器无法优化您的代码,因为它无法确定更大范围内的意图。但它几乎可以为您优化基本的东西。

于 2010-01-13T11:52:39.503 回答
23

这是 VB.NET 中的一个问题。Visual Basic 结果不会重新初始化此示例中的变量:

For i as Integer = 1 to 100
    Dim j as Integer
    Console.WriteLine(j)
    j = i
Next

' Output: 0 1 2 3 4...

这将在第一次打印 0(声明时 Visual Basic 变量具有默认值!),但i此后每次。

但是,如果您添加一个= 0,您会得到预期的结果:

For i as Integer = 1 to 100
    Dim j as Integer = 0
    Console.WriteLine(j)
    j = i
Next

'Output: 0 0 0 0 0...
于 2009-01-02T16:20:15.550 回答
16

我做了一个简单的测试:

int b;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    b = i;
}

对比

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    int b = i;
}

我用 gcc - 5.2.0 编译了这些代码。然后我反汇编了这两个代码的main(),结果是这样的:

1º:

   0x00000000004004b6 <+0>:     push   rbp
   0x00000000004004b7 <+1>:     mov    rbp,rsp
   0x00000000004004ba <+4>:     mov    DWORD PTR [rbp-0x4],0x0
   0x00000000004004c1 <+11>:    jmp    0x4004cd <main+23>
   0x00000000004004c3 <+13>:    mov    eax,DWORD PTR [rbp-0x4]
   0x00000000004004c6 <+16>:    mov    DWORD PTR [rbp-0x8],eax
   0x00000000004004c9 <+19>:    add    DWORD PTR [rbp-0x4],0x1
   0x00000000004004cd <+23>:    cmp    DWORD PTR [rbp-0x4],0x9
   0x00000000004004d1 <+27>:    jle    0x4004c3 <main+13>
   0x00000000004004d3 <+29>:    mov    eax,0x0
   0x00000000004004d8 <+34>:    pop    rbp
   0x00000000004004d9 <+35>:    ret

对比

   0x00000000004004b6 <+0>: push   rbp
   0x00000000004004b7 <+1>: mov    rbp,rsp
   0x00000000004004ba <+4>: mov    DWORD PTR [rbp-0x4],0x0
   0x00000000004004c1 <+11>:    jmp    0x4004cd <main+23>
   0x00000000004004c3 <+13>:    mov    eax,DWORD PTR [rbp-0x4]
   0x00000000004004c6 <+16>:    mov    DWORD PTR [rbp-0x8],eax
   0x00000000004004c9 <+19>:    add    DWORD PTR [rbp-0x4],0x1
   0x00000000004004cd <+23>:    cmp    DWORD PTR [rbp-0x4],0x9
   0x00000000004004d1 <+27>:    jle    0x4004c3 <main+13>
   0x00000000004004d3 <+29>:    mov    eax,0x0
   0x00000000004004d8 <+34>:    pop    rbp
   0x00000000004004d9 <+35>:    ret 

这与 asm 结果完全相同。不是证明这两个代码产生相同的东西吗?

于 2015-10-10T14:24:23.117 回答
13

它取决于语言 - IIRC C# 对此进行了优化,因此没有任何区别,但 JavaScript(例如)每次都会执行整个内存分配。

于 2009-01-02T16:11:26.957 回答
11

我总是使用 A (而不是依赖编译器),也可能重写为:

for(int i=0, double intermediateResult=0; i<1000; i++){
    intermediateResult = i;
    System.out.println(intermediateResult);
}

这仍然限制intermediateResult在循环的范围内,但不会在每次迭代期间重新声明。

于 2009-01-02T16:18:13.650 回答
6

在我看来, b 是更好的结构。在 a 中,intermediateResult 的最后一个值在循环完成后仍然存在。

编辑:这与值类型没有太大区别,但引用类型可能有点重。就个人而言,我喜欢尽快取消引用变量以进行清理,而 b 会为你做这件事,

于 2009-01-02T16:16:59.113 回答
5

我怀疑一些编译器可以将两者优化为相同的代码,但肯定不是全部。所以我会说你最好选择前者。后者的唯一原因是如果您想确保声明的变量在循环中使用。

于 2009-01-02T16:14:05.360 回答
5

作为一般规则,我在最内部的可能范围内声明我的变量。所以,如果你没有在循环之外使用intermediateResult,那么我会选择B。

于 2009-01-02T16:15:15.387 回答
5

一位同事更喜欢第一种形式,告诉它​​是一种优化,更喜欢重用声明。

我更喜欢第二个(并试图说服我的同事!;-)),读过:

  • 它将变量的范围缩小到需要它们的地方,这是一件好事。
  • Java 优化到足以在性能上没有显着差异。IIRC,也许第二种形式更快。

无论如何,它属于依赖编译器和/或 JVM 质量的过早优化类别。

于 2009-01-02T17:41:30.580 回答
5

好吧,你总是可以为此做一个范围:

{ //Or if(true) if the language doesn't support making scopes like this
    double intermediateResult;
    for (int i=0; i<1000; i++) {
        intermediateResult = i;
        System.out.println(intermediateResult);
    }
}

这样你只声明一次变量,当你离开循环时它就会死掉。

于 2011-10-23T12:39:49.273 回答
5

如果您在 lambda 等中使用变量,则 C# 会有所不同。但一般来说,编译器基本上会做同样的事情,假设变量只在循环中使用。

鉴于它们基本相同:请注意,版本 b 使读者更清楚地知道该变量不是,也不能在循环之后使用。此外,版本 b 更容易重构。在版本 a 中,将循环体提取到自己的方法中更加困难。此外,版本 b 向您保证这种重构没有副作用。

因此,版本 a 让我烦恼不已,因为它没有任何好处,而且它使推理代码变得更加困难......

于 2012-11-07T21:15:13.193 回答
4

我认为这取决于编译器,很难给出一般性答案。

于 2009-01-02T16:08:53.077 回答
4

我一直认为,如果您在循环中声明变量,那么您就是在浪费内存。如果你有这样的事情:

for(;;) {
  Object o = new Object();
}

那么不仅需要为每次迭代创建对象,而且需要为每个对象分配一个新的引用。似乎如果垃圾收集器很慢,那么您将有一堆需要清理的悬空引用。

但是,如果你有这个:

Object o;
for(;;) {
  o = new Object();
}

然后,您每次只创建一个引用并为其分配一个新对象。当然,它可能需要更长的时间才能超出范围,但是只有一个悬空引用需要处理。

于 2010-01-16T06:01:16.510 回答
3

我的做法如下:

  • 如果变量的类型很简单(int、double、...),我更喜欢变体b(内部)。
    原因:缩小变量范围。

  • 如果变量的类型不简单(某种classstruct,我更喜欢变体a(外部)。
    原因:减少 ctor-dtor 调用次数。

于 2014-02-05T06:03:24.560 回答
2

很长一段时间我都有同样的问题。所以我测试了一段更简单的代码。

结论:对于这种情况没有性能差异。

外循环案例

int intermediateResult;
for(int i=0; i < 1000; i++){
    intermediateResult = i+2;
    System.out.println(intermediateResult);
}

内循环案例

for(int i=0; i < 1000; i++){
    int intermediateResult = i+2;
    System.out.println(intermediateResult);
}

我在 IntelliJ 的反编译器上检查了编译文件,对于这两种情况,我得到了相同的结果 Test.class

for(int i = 0; i < 1000; ++i) {
    int intermediateResult = i + 2;
    System.out.println(intermediateResult);
}

我还使用此答案中给出的方法对这两种情况的代码进行了反汇编。我将只显示与答案相关的部分

外循环案例

Code:
  stack=2, locals=3, args_size=1
     0: iconst_0
     1: istore_2
     2: iload_2
     3: sipush        1000
     6: if_icmpge     26
     9: iload_2
    10: iconst_2
    11: iadd
    12: istore_1
    13: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
    16: iload_1
    17: invokevirtual #3                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
    20: iinc          2, 1
    23: goto          2
    26: return
LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
           13      13     1 intermediateResult   I
            2      24     2     i   I
            0      27     0  args   [Ljava/lang/String;

内循环案例

Code:
      stack=2, locals=3, args_size=1
         0: iconst_0
         1: istore_1
         2: iload_1
         3: sipush        1000
         6: if_icmpge     26
         9: iload_1
        10: iconst_2
        11: iadd
        12: istore_2
        13: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        16: iload_2
        17: invokevirtual #3                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
        20: iinc          1, 1
        23: goto          2
        26: return
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
           13       7     2 intermediateResult   I
            2      24     1     i   I
            0      27     0  args   [Ljava/lang/String;

如果您密切注意,只有Slot分配到iintermediateResult输入LocalVariableTable被交换为它们出现顺序的产物。插槽的相同差异反映在其他代码行中。

  • 没有执行额外的操作
  • intermediateResult在这两种情况下仍然是局部变量,因此访问时间没有差异。

奖金

编译器进行了大量优化,看看在这种情况下会发生什么。

零工作案例

for(int i=0; i < 1000; i++){
    int intermediateResult = i;
    System.out.println(intermediateResult);
}

零工作反编译

for(int i = 0; i < 1000; ++i) {
    System.out.println(i);
}
于 2019-02-09T09:18:49.990 回答
1

从性能的角度来看,外部(好多)更好。

public static void outside() {
    double intermediateResult;
    for(int i=0; i < Integer.MAX_VALUE; i++){
        intermediateResult = i;
    }
}

public static void inside() {
    for(int i=0; i < Integer.MAX_VALUE; i++){
        double intermediateResult = i;
    }
}

我分别执行了这两个函数 10 亿次。outside() 花费了 65 毫秒。inside() 花了 1.5 秒。

于 2015-04-20T12:29:41.780 回答
1

如果有人感兴趣,我用 Node 4.0.0 测试了 JS。在循环外声明导致平均超过 1000 次试验的性能提高约 0.5 毫秒,每次试验有 1 亿次循环迭代。所以我会说继续以最易读/可维护的方式编写它,即 B,imo。我会把我的代码放在一个小提琴中,但我使用了性能-now Node 模块。这是代码:

var now = require("../node_modules/performance-now")

// declare vars inside loop
function varInside(){
    for(var i = 0; i < 100000000; i++){
        var temp = i;
        var temp2 = i + 1;
        var temp3 = i + 2;
    }
}

// declare vars outside loop
function varOutside(){
    var temp;
    var temp2;
    var temp3;
    for(var i = 0; i < 100000000; i++){
        temp = i
        temp2 = i + 1
        temp3 = i + 2
    }
}

// for computing average execution times
var insideAvg = 0;
var outsideAvg = 0;

// run varInside a million times and average execution times
for(var i = 0; i < 1000; i++){
    var start = now()
    varInside()
    var end = now()
    insideAvg = (insideAvg + (end-start)) / 2
}

// run varOutside a million times and average execution times
for(var i = 0; i < 1000; i++){
    var start = now()
    varOutside()
    var end = now()
    outsideAvg = (outsideAvg + (end-start)) / 2
}

console.log('declared inside loop', insideAvg)
console.log('declared outside loop', outsideAvg)
于 2016-04-04T20:32:19.887 回答
0

A) 比 B) 更安全............想象一下,如果你在循环中初始化结构而不是“int”或“float”,那会怎样?

typedef struct loop_example{

JXTZ hi; // where JXTZ could be another type...say closed source lib 
         // you include in Makefile

}loop_example_struct;

//then....

int j = 0; // declare here or face c99 error if in loop - depends on compiler setting

for ( ;j++; )
{
   loop_example loop_object; // guess the result in memory heap?
}

你肯定会面临内存泄漏的问题!因此,我相信“A”是更安全的选择,而“B”容易受到内存积累的影响,尤其是在使用封闭源代码库时。您可以在 Linux 上使用“Valgrind”工具特别是子工具“Helgrind”进行检查。

于 2010-05-11T14:28:54.897 回答
0

这是一个有趣的问题。根据我的经验,当你为代码辩论这个问题时,需要考虑一个终极问题:

有什么理由为什么变量需要是全局的?

全局只声明一次变量而不是在本地声明多次是有意义的,因为它更适合组织代码并且需要更少的代码行。但是,如果它只需要在一个方法中本地声明,我会在该方法中对其进行初始化,因此很明显该变量与该方法完全相关。如果您选择后一种选项,请注意不要在初始化它的方法之外调用此变量——您的代码将不知道您在说什么,并且会报告错误。

另外,作为旁注,不要在不同方法之间重复局部变量名称,即使它们的目的几乎相同;它只是变得混乱。

于 2015-03-06T03:38:12.987 回答
0

这是更好的形式

double intermediateResult;
int i = byte.MinValue;

for(; i < 1000; i++)
{
intermediateResult = i;
System.out.println(intermediateResult);
}

1)以这种方式声明一次时间两个变量,而不是每个循环。2)分配它比所有其他选项更胖。3)因此最佳实践规则是迭代之外的任何声明。

于 2016-07-13T11:06:52.990 回答
0

在 Go 中尝试了同样的事情,并使用go tool compile -Sgo 1.9.4比较了编译器输出

零差异,根据汇编程序的输出。

于 2018-02-19T05:25:25.407 回答
0

当我想在退出循环后查看变量的内容时,我使用 (A)。它只对调试很重要。当我希望代码更紧凑时,我使用 (B),因为它节省了一行代码。

于 2021-04-15T16:04:36.310 回答
-1

即使我知道我的编译器足够聪明,我也不喜欢依赖它,并且会使用 a) 变体。

只有当您迫切需要在循环体之后使middleResult不可用时,b) 变体才对我有意义。但无论如何,我无法想象这种绝望的情况......

编辑:Jon Skeet提出了一个很好的观点,表明循环内的变量声明可以产生实际的语义差异。

于 2009-01-02T16:13:07.390 回答