“完整”编写布尔条件是否会影响性能？答案

【问题标题】：Does writing boolean conditions "in full" compromise performance?“完整”编写布尔条件是否会影响性能？
【发布时间】：2014-07-21 12:42:52
【问题描述】：

为了可读性，我喜欢在 C/C++ 中“完整地”编写布尔条件，例如：

if (foo == true) 代替 if (foo) 和 if (foo == false) 代替 if (!foo)。

这会影响性能吗？

【问题讨论】：

运行程序的性能？还是可怜的维护程序员试图通过无关的噪音来读取逻辑？
为了可读性而使用的样式会损害可读性。
即使是用英语，明确地说明比较通常会更清楚：“如果___是真的，那么我要去___。”可读性是旁观者的眼睛，通常是宗教辩论的主题。 OP 并没有寻求帮助来决定什么更具可读性，只是他/她喜欢的风格是否有任何性能成本。
问题是：你有一个bool类型的值。如果你坚持将bool类型的值与true或false进行比较，那么你的问题是foo == true也是bool类型的值，所以你实际上需要(foo == true) == true。除了那也是bool，等等，无穷无尽。
@Caleb 这就是为什么上面是 cmets，而不是答案。（当我看到类似if ( foo == bool ) 的内容时，它会读到类似“作者不理解布尔类型或一般类型系统的概念，所以要小心他写的任何东西。）

标签： c++ c performance readability

【解决方案1】：

假设 foo 是一个布尔值，它不是。编译器可以对其进行简单优化。

但是，如果 foo 是一个类，则情况可能并非如此，它可以重载运算符以执行任何操作。

【讨论】：

现在会很有趣。用不相关的语义重载 operator! 和 operator==(bool)。（但我推测他说的是foo 类型的bool。）
谢谢。我很想知道如果foo 是布尔值，为什么编译器需要优化？
@JamesKanze：所有愿意抛弃所有惯例和常识的人都会有很多乐趣......
@mga James 在他的评论中有解释。简单来说，一个if语句有一个隐含的== true，所以if (foo == true)实际上就像if ((foo == true) == true)
@JamesKanze 也许有人希望! 不是不重要，而是重要！所以!foo 让foo 变得更大。

【解决方案2】：

就直接C而言，这两种形式可能产生不同的机器码，可能影响性能。性能差异是否重要将取决于代码在做什么以及您的性能要求是什么。

在 SLES 10 上使用 gcc 4.1.2，if ( foo == false ) 与 if ( !foo ) 的机器代码略有不同；给出以下源代码：

if ( foo == false )
{
  printf( "foo is false\n" );
}

if ( !foo )
{
  printf( "foo is 0\n" );
}

我得到以下机器代码 (gcc -S -std=c99 -pedantic -Wall -Werror)：

        movb    $0, -1(%rbp)      ;; foo = false
        cmpb    $0, -1(%rbp)      ;; if ( foo == false )
        jne     .L6               ;; {
        movl    $.LC2, %edi       ;;   
        call    puts              ;;    printf( "foo is false\n" );
.L6:                              ;; }
        movzbl  -1(%rbp), %eax    ;; if ( !foo )
        xorl    $1, %eax   
        testb   %al, %al
        je      .L8               ;; {
        movl    $.LC3, %edi       ;;   
        call    puts              ;;    printf( "foo is 0\n" );
.L8:                              ;; }
        movl    $0, %eax

对于这个特定的平台、编译器、代码和一组编译器选项，if (!foo) 最终可能会比if ( foo == false ) 慢一点¹。

现在，对于真正的问题：这种性能差异（如果存在的话）重要吗？对于这个特定的程序，绝对不是；测试在程序的整个生命周期中发生一次，执行 I/O 所花费的时间将大大超过执行测试所花费的时间。在另一个程序中，该测试在 CPU 绑定的紧密循环中执行数千或数百万次，那么它可能非常重要。

代码可读性first; if ( foo ) 和 if ( !foo ) 形式对于简单的布尔测试来说往往是惯用的，这也是大多数 C 和 C++ 程序员期望看到的。话虽如此，写if ( foo == TRUE ) 和if ( foo == FALSE ) 绝对没有错，如果您觉得它更好地传达了代码的意图（或者如果您决定将TRUE 定义为0 和FALSE 定义为1，无论出于何种原因） .

但是不要根据表现做出决定除非：

您没有达到硬性能要求；
您已经适当地优化了您的算法和数据结构；和
分析显示特定语句是剩余的瓶颈。

^{1. 或不;这取决于xorl 和testb 需要多少个周期与cmpb 以及直接访问寄存器%eax 比计算-1(%rbp) 并访问结果位置快多少；据我所知，这是洗头。}

【讨论】：

【解决方案3】：

if(foo == true)

即使使用邪恶的重载，它也可以具有与更惯用的重载不同的语义和性能特征，因为它不那么冗长

if( ! foo)

，使用健全的类型和相当高效的编译器，它应该产生完全相同的本机指令。

如果您允许恶意超载，那么无论如何，所有的赌注都会失败，并且您会遇到预期的麻烦。

尽管如此，以上并不是总是添加显式比较的愚蠢行为的典型示例。
这将是：

if(foo)
if(foo == true)
if((foo == true) == true)
// ...

缺点是：

不必要的冗长，什么都不澄清。
有忘记=-sign 的危险，因此尝试分配值。
“澄清”到什么程度才算清楚？
如果不使用布尔常量的关键字，而是使用底层的 0 和 1，这样做有可能会比较等于 1，而需要不等于 0。

请注意，在 C、C++ 和一些相关语言中，指针、整数（包括字符类型）和大多数用户定义的类型也是如此。

【讨论】：

【解决方案4】：

假设 foo 是一个布尔值，它不是。编译器可以对其进行简单优化。

但是，如果 foo 是一个类，则情况可能并非如此，它可以重载运算符以执行任何操作。

【讨论】：

你为什么要逐字复制@neilkirk的回答？
复制自@Neil-Kirk。