循環比for循環快得多，while語句改變時while循環更快。怎麼了？

Question

出於興趣，我測試了一下for循環和while循環做同樣的事情是否有區別。是什麼導致我的電腦（AMD Phenom II X6 1090T @ 3.20GHz）比while循環花費了大約2-2.5秒的while循環？他們不是在做同樣的事嗎？你有類似的結果嗎？

另外，當我用空語句替換循環中的x = null;語句時，while循環將顯着加快。這裏發生了什麼？

當然，迭代次數非常高，但是差異仍然非常顯着？

static void Main(string[] args) 
{ 
    String x; 
    const Int64 FIVE_BN = 5000000000; 
    Int64 i = 0; 

    DateTime start = DateTime.Now; 
    for (; FIVE_BN > i; i++) 
     x = null; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
    Console.Out.WriteLine(FIVE_BN.ToString() + " times (for): " + (DateTime.Now - start)); 

    i = 0; 

    start = DateTime.Now; 
    while(FIVE_BN > i++) 
     x = null; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
    Console.Out.WriteLine(FIVE_BN.ToString() + " times (while): " + (DateTime.Now - start)); 

    Console.Read(); 
    return; 
} 

Answer 1

雖然這完全是一個微不足道的優化問題。有趣的是，這兩個實際上是不同的，有趣的是，當你提取方法均環與VS2010我得到如下：

private static String forLoop(ref Int64 i) 
{ 
    String x; 

    for (; FIVE_BN > i; i++) 
     x = null; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
    return x; 
} 

private static void whileloop(ref String x, ref Int64 i) 
{ 
    while (FIVE_BN > i++) 
     x = null; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
} 

這是很有趣......這表明，這兩種功能是確有不同。

現在當我們;替換循環的邏輯，我們得到以下的提取方法代替：

private static Int64 forLoopShort(Int64 i) 
{ 

    for (; FIVE_BN > i; i++) 
     ; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
    return i; 
} 

private static Int64 whileLoopShort(Int64 i) 
{ 

    while (FIVE_BN > i++) 
     ; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
    return i; 
} 

這說明了爲什麼循環運行基本上與此配置相同。我們需要看看優化後的CLR編碼看起來是什麼樣子（儘管優化器可能實際上刪除了這兩個函數之間的任何顯着差異）。這就是爲什麼在內聯（而不是提取到方法中）時它們是如何不同的用於以後的編輯。

編輯：

的CIL揭示了差異：

For循環具有.maxstack 2但while循環具有.maxstack 4，否則在操作順序有點性差異，由於事實，增量while發生在循環的開始，但for操作發生在循環結束時（將循環的內容更改爲Console.WriteLine(i)並查看While循環將從1打印，但For循環將從0打印（兩者都會盡管循環次數相同）

當環路內容只是一個;兩個環路是2線短於CIL除去了以下行（兩個迴路）：

IL_0006: ldnull 
IL_0007: stloc.0 

然而，當我們建立在釋放代碼非常不同：

對於任一循環，x = null;和;之間的區別不是什麼，因爲優化程序已經注意到該值從不變爲非空值。是

for和while循環優化的區別如下：

CIL for循環：

IL_0000: ldc.i4.0 
IL_0001: conv.i8 
IL_0002: stloc.0 
IL_0003: br.s  IL_000a 
IL_0005: ldloc.0 
IL_0006: ldc.i4.1 
IL_0007: conv.i8 
IL_0008: add 
IL_0009: stloc.0 
IL_000a: ldc.i8  0x12a05f200 
IL_0013: ldloc.0 
IL_0014: bgt.s  IL_0005 
IL_0016: ret 

而且CIL while循環：

IL_0000: ldc.i4.0 
IL_0001: conv.i8 
IL_0002: stloc.0 
IL_0003: ldc.i8  0x12a05f200 
IL_000c: ldloc.0 
IL_000d: dup 
IL_000e: ldc.i4.1 
IL_000f: conv.i8 
IL_0010: add 
IL_0011: stloc.0 
IL_0012: bgt.s  IL_0003 
IL_0014: ret 

所以我們可以看到，一個優化while循環比for循環快2個操作，但它使用更多的堆棧空間。

這兩者之間的區別似乎完全與i++發生位置的差異有關。

事實上，這是通過使一個新的方法證實：

private static void forLoopVeryShort() 
{ 
    string x; 
    Int64 i = 0; 

    for (; FIVE_BN > i++;) 
     ; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
} 

爲內置當此for方法（在任一釋放或調試）CIL代碼是相同的，所述while循環。

有謊言你的區別。當循環執行完全相同的行爲時，循環執行與while循環完全相同。您注意到的差異完全是由於在調試中運行代碼而不是發佈，與JIT並不總是像發佈代碼優化器一樣高效。

我很喜歡這個問題，我從中學到了一些東西;我希望別人也這樣做。 +1

Answer 2

你可能會想打破Cordbg中出來（並仔細使所有JIT優化），以查看生成的本地代碼摸出究竟爲什麼這發生......但何必呢？在real代碼中，差異不會很大，因爲你將在循環中做真正的工作。

微型優化完全不現實的代碼並不是一個有效的練習，IMO。即使微優化實際代碼是通常沒有成果，除非你已經證實這是瓶頸。

Answer 3

對於信息 - 不能瑞普：

與分配：

5000000000 times (for): 00:00:15.0488608 
5000000000 times (while): 00:00:12.7107270 

只需;

5000000000 times (for): 00:00:15.0558611 
5000000000 times (while): 00:00:12.7297281 

（在這裏，我在釋放模式運行，調試器外， etc）

它是可能，這是框架特定的（我使用4.0.30319.488，x64）或CPU特定的（我使用英特爾i7 4x2.67GHz（加HT）），但我的第一個猜測是如何測試是正在運行。