For 循环与 While 循环答案

【问题标题】：For Loop vs While LoopFor 循环与 While 循环
【发布时间】：2012-02-17 10:52:49
【问题描述】：

在我的设计与分析讲座中算法讲师说 for 循环将比 while 循环花费更少的时间用于以下示例算法。

1.  for(int i=0;i<5;i++)
    {    
2.      print(i);    
    }

1.  int i=0;
2.  while(i<5)
    {    
3.      print(i);    
4.      i++;    
    }

他说编译器将读取 1. of while 5 次 line 2. 4 次因此总时间 5+4=9 但是在while循环的情况下。编译器将读取 1. 1 次，2. 5次，3次4次，4次4次。因此总时间 1+5+4+4 = 14time 请告诉我这是对的。 for循环比while循环快吗？

谢谢。

【问题讨论】：

一个设置为优化速度的编译器可能只发出五次print(i) 并完全消除循环。在这两种情况下。
在现实世界中，我们会查看代码的易读性并根据它选择for 或while。编译器将要么优化差异。或者现代机器上的差异是如此之小以至于可以忽略不计。使用让您的生活更轻松的软件，而不是计算机的“生活”。
我很确定编译器只会读取每一行一次；)
编译器将明确地每行只读取一次。由于它基本上是相同的一组指令以太方式，它在运行时应该没有区别。奇怪的导师。
@wali 问题出在您的问题描述中。这与编译器将读取什么以及读取多少次无关，而是它将生成的代码。在这种情况下，它可能与任何现代编译器都是相同的指令集，除了在第二种情况下您没有声明变量。

标签： loops language-agnostic compiler-construction for-loop while-loop

【解决方案1】：

至少对于 MSVC 16 (VS 2010)，这两种情况下的代码几乎相同：

为

; Line 5
    xor esi, esi
$LL3@main:
; Line 6
    push    esi
    push    OFFSET ??_C@_03PMGGPEJJ@?$CFd?6?$AA@
    call    _printf
    inc esi
    add esp, 8
    cmp esi, 5
    jl  SHORT $LL3@main

同时

; Line 4
    xor esi, esi
$LL2@main:
; Line 6
    push    esi
    push    OFFSET ??_C@_03PMGGPEJJ@?$CFd?6?$AA@
    call    _printf
; Line 7
    inc esi
    add esp, 8
    cmp esi, 5
    jl  SHORT $LL2@main

代码in my Subversion repository。

【讨论】：

感谢您的理智。（注意只有调试信息和标签名称不同）

【解决方案2】：

在所有现代编译器中，loop analysis 都是在较低级别的中间表示上完成的（即，当所有高级循环结构都扩展为标签和跳转时）。对于编译器来说，两个循环是绝对等价的。

【讨论】：

我可以提供什么合乎逻辑的理由或证据来与他争论。
@wali，给他看两个版本的汇编输出，给这张幻灯片，在gcc 或llvm 中展示相关的转换实现（它们是现代编译器的典型代表）。

【解决方案3】：

我将传递性能（提示：没有区别，请检查生成的 IR 或程序集以获取证据）但是语法和维护有两个重要区别。

语法

i 变量的作用域不同。在for 的情况下，i 只能在for header 和 body 中访问，而在while 的情况下，它在循环之后可用.作为一般规则，最好有更紧凑的范围，更少的变量in-flight意味着编码时需要担心的上下文更少。

维护

for 循环具有将所有迭代操作紧密组合在一起的巧妙优势，因此可以一次性检查它们并进行检查。

此外，在引入continue 语句时还有一个重要区别：

for(int i = 0; i != 10; ++i) {
  if (array[i] == nullptr) { continue; }
  // act on it
}


int i = 0;
while (i != 10) {
  if (array[i] == nullptr) { continue; }
  // act on it
  ++i;
}

在while 的情况下，continue 的引入产生了一个错误：无限循环，因为不再实现计数器。

影响

for 循环对于常规迭代模式更具可读性和全面性。更好的是，在 C++11 中的 range-for 语句：

for (Item const& item : collection) {
}

这里的迭代完全由编译器负责，所以你一定不会搞砸的！（这使得for_each 算法有点没有意义......我们可以希望旧的表单开始撤退）

推论：while 循环应该保留给不规则的迭代模式，这样它们将在代码审查期间和未来的维护者通过突出 不规则性 引起特别注意案例。

【讨论】：