哪个更有效率？重复分配或重复检查答案

【问题标题】：which is more efficient? repetitive assignment or repetitive checking哪个更有效率？重复分配或重复检查
【发布时间】：2014-04-13 05:35:57
【问题描述】：

如果我有一个循环来检查数组中的特定值，并且由于某种原因必须遍历所有元素并且不能中途中断。

以下哪项会更有效：在每场比赛中盲目设置标志，或在设置标志之前检查标志是否为假。

bool happened = false;
while (...) {
  if (...) {
    happened = true;
  }
}

对

bool happened = false;
while (...) {
  if (...) {
    if (!happened) happened = true;
  }
}

据我所知，假设内存读取与内存写入一样快（忽略第二个示例中的额外指令），两者或多或少是等效的。我的结论正确吗？

【问题讨论】：

根据您的问题的措辞方式，很难准确说出您要问什么，但我认为这将取决于您的访问模式。对数组进行迭代可能会很昂贵，但分支预测错误也是如此。
我怀疑它会有所作为，只是支票看起来有点傻。
虽然没有分析就不能说“效率”和任何真正的性能差异，但第一个在理论上似乎更好。因为当您决定将 happened 设置为 true 时，您不必担心它的当前值，并且额外检查（在第 2 次中）似乎有点矫枉过正。

标签： c performance optimization processing-efficiency

【解决方案1】：

到目前为止，大多数答案似乎都是“视情况而定”，但我认为这很明显：
如果你有条件地设置一个值，如果它已经不是那个东西，那么它在逻辑上与无条件地设置值相同。如果幸运的话，编译器会注意到并同等对待两者，但如果没有，那么无条件版本每次都会获胜。
1：它使用更少的指令
2：额外的指令是有条件的，影响分支预测

如果你要和

 if (cond) varx = vary;

编译器使用一个条件分支（如果硬件支持，可能是条件移动而不是分支）

如果你要去

 if (cond && varx != vary) varx = vary;

编译器将简化为第一种情况，或使用两个条件跳转（或一个跳转和一个条件移动）。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您使用任何有意义的优化，编译器将为您做出决定。写任何最干净和有意义的东西。对我来说，这将是第一个，因为它的代码更少并且不会引入更多的代码路径。为了好玩，我在 Clang 3.4 -O3 中做了一些测试：

bool happened = false;
extern volatile int dontOptMe1, dontOptMe2, dontOptMe3;
while (dontOptMe1) {
  if (dontOptMe2) {
    happened = true;
  }
}
dontOptMe3 = happened;

对

bool happened = false;
extern volatile int dontOptMe1, dontOptMe2, dontOptMe3;
while (dontOptMe1) {
  if (dontOptMe2) {
    if(!happened) happened = true;
  }
}
dontOptMe3 = happened;

在伪 ASM 中导致以下结果：

  MOV      happened, 0
  BRA      LOOP_END
LOOP_START:
  SELECTEQ dontOptMe2, 0, happened, happened, 1
LOOP_END:
  BCZC     dontOptMe1, LOOP_START
EXIT:
  STORE    dontOptMe3, happened

对

  MOV      happened, 0
  BCZS     dontOptMe1, EXIT
LOOP:
  SELECTNE dontOptMe2, 0, R2, 1, 0
  SELECTEQ happened, 0, R3, 1, 0
  AND      R3, R2, R3
  SELECTNE R3, 0, happened, 1, 0
  BCZC     dontOptMe1, LOOP
EXIT:
  STORE    dontOptMe3, happened

第一个更可取。这也是 volatile 类型的限制性的一个很好的例子。我很惊讶编译器无法将第二个转换为第一个。

注意：SELECTXX 表示，如果 Arg1 减去 Arg2 设置条件代码 XX，则将 Arg3 设置为 Arg4，否则将 Arg3 设置为 Arg5。所以：SELECTNE dontOptMe2, 0, R2, 1, 0 相当于：C 中的R2 = (dontOptMe2 == 0) ? 1 : 0;

【讨论】：

【解决方案3】：

我已经在以下代码上凭经验运行它：

bool happened = false;
for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
  if (i % 2) {
    // uncomment the one you want to use
    // happened = true;
    // if (!happened) happened = true;
  }
}

我每次运行 10 次，第一次平均为 2.304 秒，标准差为 0.013 秒，第二次平均为 2.399 秒，标准差为 0.007 秒。两样本 t 检验表明 happened = true; 比 if (!happened) happened = true; 更快，并且在 p = 7e-12 时差异具有统计学意义。

【讨论】：

这个例子似乎过于简化了。如果您正在分析优化的代码，任何体面的编译器都会优化发生的变量（并且很可能会优化整个循环）。分析未优化的代码没有意义。
我使用-O0 编译，并检查了程序集以确保一切都在那里，因此我可以确认我正在运行未优化的代码。我不同意你的观点，即分析未优化的代码没有意义——这两个二进制文件是相同的，除了最内层循环中发生的事情。所以唯一改变的是我们正在比较的东西。

【解决方案4】：

一般来说，第一个版本对流水线更友好，因为它的指令流受到跳转的干扰更少，因此效率更高。但这取决于具体的架构特性和编译器优化。

我相信这两个版本的性能差异在实际情况下并不明显。

【讨论】：

【解决方案5】：

是的，你说的很对。它们或多或少是一样的。

确切地说，如果“发生”经常发生，则第一种形式可能更可取，而如果“发生”很少发生，则第二种形式可能更受欢迎。但即便如此，我也不认为第二个更好。

最后，它可能是一个微优化，它更好地追求可读性而不是性能。

【讨论】：

【解决方案6】：

只有分析才能确定，但很可能变量无论如何都存储在寄存器中，而不是内存中（除非循环中有许多其他局部变量）并且根本不会有可测量的差异。

【讨论】：