意外的循环运行时间答案

【问题标题】：Unexpected runtime of loop意外的循环运行时间
【发布时间】：2020-02-25 09:12:05
【问题描述】：

我正在编写一个侧信道攻击演示。我期望一个简单的逐个字符检查并提前返回，以对第一个不正确的字符采取线性比例的时间。例如，如果我有密码password 和qassword（第一个字母错误）和passwore（最后一个字母错误）的输入，我预计qassword 的比较时间少于passwore（因为它提前退出，在第一个错误的字母上）。

有问题的循环是：

for (int i = 0; i < 26; i++) {
    if (a[i] != in[i]) {
        return 1;
    }
}
return 1;

我已禁用 -O0 的优化。

完整代码的输出为：

Diff(9326)
Diff(2)
Diff(1)
Diff(9292)

这让我感到惊讶，因为第一种情况是检查所有字母（好吧，应该花费最长的时间），第二种情况是检查除最后一个字母之外的所有字母（应该与第一种情况花费大约相同的时间？ ) 并且最后一种情况应该只检查第一个字母（好的，花费最少的时间）。

我的问题是，为什么完全正确的情况需要这么长时间，而对于所有其他情况（即使错误的字母在中间）又如此之快？

完整代码为（Try It Online）：

#include <stdio.h>
#include <time.h>

int check(char* in) {
    const char* a = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";

    for (int j = 0; j < 100000; j++) {
        for (int i = 0; i < 26; i++) {
            if (a[i] != in[i]) {
                return 1;
            }
        }
    }

    return 1;
}

int main() {
    clock_t start;
    clock_t diff;

    // All correct
    start = clock();
    check("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
    diff = clock() - start;

    printf("Diff(%ld)\n", diff);

    // Last letter wrong
    start = clock();
    check("abcdefghijklmnopqrstuvwxya");
    diff = clock() - start;

    printf("Diff(%ld)\n", diff);

    // First letter wrong
    start = clock();
    check("zbcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
    diff = clock() - start;

    printf("Diff(%ld)\n", diff);

    // Check if cache issue (same as case 1)
    start = clock();
    check("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
    diff = clock() - start;

    printf("Diff(%ld)\n", diff);
}

【问题讨论】：

标签： c performance for-loop gcc runtime

【解决方案1】：

问题出在您的代码中。如果所有字符都匹配，那么它将检查 100000 次。但是，如果任何一个字符不匹配，那么您将在第一次迭代本身中从循环中返回。因此，当所有字符都不匹配时，时间差很小。

在 if 块中放置一个 break 语句而不是 return

        for (int j = 0; j < 100000; j++) {
                 for (int i = 0; i < 26; i++) {
                     if (a[i] != in[i]) {
                         break;
                     }
                  }
        }

【讨论】：