引言
大家都知道每种循环对应的效率是不同的，书中都说在循环中使用减法的效率是比加法的效率高的，具体情况是怎么样，我们将详细列出各循环的执行效率问题。本文通过查看汇编代码比较各循环的效率以及i++,++i,i--,--i在循环中使用的效率问题，仅供抛砖引玉，测试平台为intel i5 4440，编译器为gcc-4.8.2
测试代码1
此段代码我们主要测试在i--,--i,i++,++i的情况下，for循环、dowhile循环、while循环之间的执行效率情况
#include <stdio.h> /* 用于测试i--的while，for，dowhile循环情况 */
void minus1 (void)
{
int i = ; /* i-- while循环 */
while (i--)
; i = ; /* i-- dowhile循环 */
do
;
while (i--); /* i-- for循环 */
for (i = ; i != ; i--)
;
} /* 用于测试--i的while，for，dowhile循环情况 */
void minus (void)
{
int i = ; /* --i while循环 */
while (--i)
; i = ; /* --i dowhile循环 */
do
;
while (--i); /* --i for循环 */
for (i = ; i != ; --i)
;
} /* 用于测试i++的while，for，dowhile循环情况 */
void plus1 (void)
{
int i = ; /* i++ while循环 */
while (i++ < )
; i = ; /* i++ dowhile循环 */
do
;
while (i++ < ); /* i++ for循环 */
for (i = ; i < ; i++)
;
} /* 用于测试++i的while，for，dowhile循环情况 */
void plus (void)
{
int i = ; /* ++i while循环 */
while (++i < )
; i = ; /* ++i dowhile循环 */
do
;
while (++i < ); /* ++i for循环 */
for (i = ; i < ; ++i)
;
} int main (int argc, char * argv[])
{
return ;
}
测试代码1所生成的汇编代码如下：
#include <stdio.h> void minus1 (void)
{
4004ed: push %rbp
4004ee: e5 mov %rsp,%rbp
int i = ;
4004f1: c7 fc 0a movl $0xa,-0x4(%rbp) # i = while (i--) # while (i--)
4004f8: nop # 空指令
4004f9: 8b fc mov -0x4(%rbp),%eax # eax = i 主循环
4004fc: 8d ff lea -0x1(%rax),%edx # edx = rax - (rax的低32位为eax) 主循环
4004ff: fc mov %edx,-0x4(%rbp) # i = edx 主循环
: c0 test %eax,%eax # 等同于(i & i), 如果i不等于0,则结果也不为0 主循环
: f3 jne 4004f9 <minus1+0xc> # 不等于0则跳转至4004f9 主循环
; i = ;
: c7 fc 0a movl $0xa,-0x4(%rbp) # i = do
;
while (i--); # do ... while (i--);
40050d: 8b fc mov -0x4(%rbp),%eax # eax = i 主循环
: 8d ff lea -0x1(%rax),%edx # edx = rax - (rax的低32位为eax) 主循环
: fc mov %edx,-0x4(%rbp) # i = edx 主循环
: c0 test %eax,%eax # 等同于(i & i), 如果i不等于0,则结果也不为0 主循环
: f3 jne 40050d <minus1+0x20> # 不等于0则跳转至40050d 主循环 for (i = ; i != 0; i--) # for (i = 10; i != 0; i--)
40051a: c7 fc 0a movl $0xa,-0x4(%rbp) # i =
: eb jmp <minus1+0x3a> # 跳转至400527
: 6d fc subl $0x1,-0x4(%rbp) # i = i - 主循环
: 7d fc cmpl $0x0,-0x4(%rbp) # i与0进行比较 主循环
40052b: f6 jne <minus1+0x36> # 比较结果不等于0则跳转至400523 主循环
;
} void minus (void)
{
40052f: push %rbp
: e5 mov %rsp,%rbp
int i = ;
: c7 fc 0a movl $0xa,-0x4(%rbp) while (--i) # while (--i)
40053a: 6d fc subl $0x1,-0x4(%rbp) # i = i - 主循环
40053e: 7d fc cmpl $0x0,-0x4(%rbp) # i与0比较 主循环
: f6 jne 40053a <minus+0xb> # 比较结果不等于0则跳转至40053a 主循环
; i = ;
: c7 fc 0a movl $0xa,-0x4(%rbp) do
;
while (--i); # do ... while (--i);
40054b: 6d fc subl $0x1,-0x4(%rbp) # i = i - 主循环
40054f: 7d fc cmpl $0x0,-0x4(%rbp) # i与0比较 主循环
: f6 jne 40054b <minus+0x1c> # 比较结果不等于0则跳转至40054b 主循环 for (i = ; i != 0; --i) # for (i = 10; i != 0; --i)
: c7 fc 0a movl $0xa,-0x4(%rbp) # i =
40055c: eb jmp <minus+0x33> # 跳转至400562
40055e: 6d fc subl $0x1,-0x4(%rbp) # i = i - 主循环
: 7d fc cmpl $0x0,-0x4(%rbp) # i与0比较 主循环
: f6 jne 40055e <minus+0x2f> # 比较结果不等于0则跳转至40055e 主循环
;
} void plus1 (void)
{
40056a: push %rbp
40056b: e5 mov %rsp,%rbp
int i = ;
40056e: c7 fc movl $0x0,-0x4(%rbp) while (i++ < ) # while (i++ < )
: nop
: 8b fc mov -0x4(%rbp),%eax # eax = i 主循环
: 8d lea 0x1(%rax),%edx # edx = rax + (rax的低32位为eax) 主循环
40057c: fc mov %edx,-0x4(%rbp) # i = edx 主循环
40057f: f8 cmp $0x9,%eax # eax与9比较 主循环
: 7e f2 jle <plus1+0xc> # 比较结果不成立则跳转至400576 主循环
; i = ;
: c7 fc movl $0x0,-0x4(%rbp) do
;
while (i++ < ); # while (i++ < 10);
40058b: 8b fc mov -0x4(%rbp),%eax # eax = i 主循环
40058e: 8d lea 0x1(%rax),%edx # edx = rax + (rax的低32位为eax) 主循环
: fc mov %edx,-0x4(%rbp) # i = edx 主循环
: f8 cmp $0x9,%eax # eax与9比较 主循环
: 7e f2 jle 40058b <plus1+0x21> # 比较结果不成立则跳转至40058b 主循环 for (i = ; i < 10; i++) # for (i = 0; i < 10; i++)
: c7 fc movl $0x0,-0x4(%rbp) # i =
4005a0: eb jmp 4005a6 <plus1+0x3c> # 跳转至4005a6
4005a2: fc addl $0x1,-0x4(%rbp) # i = i + 主循环
4005a6: 7d fc cmpl $0x9,-0x4(%rbp) # i与9比较 主循环
4005aa: 7e f6 jle 4005a2 <plus1+0x38> # 比较结果不成立则跳转至4005a2 主循环
;
} void plus (void)
{
4005ae: push %rbp
4005af: e5 mov %rsp,%rbp
int i = ;
4005b2: c7 fc movl $0x0,-0x4(%rbp) while (++i < ) # while (++i < )
4005b9: fc addl $0x1,-0x4(%rbp) # i = i + 主循环
4005bd: 7d fc cmpl $0x9,-0x4(%rbp) # i与9比较 主循环
4005c1: 7e f6 jle 4005b9 <plus+0xb> # 比较结果不成立则跳转至4005b9 主循环
; i = ;
4005c3: c7 fc movl $0x0,-0x4(%rbp) do
;
while (++i < ); # while (++i < 10);
4005ca: fc addl $0x1,-0x4(%rbp) # i = i + 主循环
4005ce: 7d fc cmpl $0x9,-0x4(%rbp) # i与9比较 主循环
4005d2: 7e f6 jle 4005ca <plus+0x1c> # 比较结果不成立则跳转至4005b9 主循环 for (i = ; i < 10; ++i) # for (i = 0; i < 10; ++i)
4005d4: c7 fc movl $0x0,-0x4(%rbp) # i =
4005db: eb jmp 4005e1 <plus+0x33> # 跳转至4005e1
4005dd: fc addl $0x1,-0x4(%rbp) # i = i + 主循环
4005e1: 7d fc cmpl $0x9,-0x4(%rbp) # i与9比较 主循环
4005e5: 7e f6 jle 4005dd <plus+0x2f> # 比较结果不成立则跳转至4005dd 主循环
;
}
可以从汇编代码得出如下表格
| while主循环语句数 |
do...while主循环语句数 |
for主循环语句数 | |
| i-- | 5 | 5 | 3 |
| --i | 3 | 3 | 3 |
| i++ | 5 | 5 | 3 |
| ++i | 3 | 3 | 3 |
小结
可以从表中得出结论：循环效率最高也需要执行3条汇编语句，而最慢需要5条汇编语句，使用i--和i++进行循环控制时，不同的循环结构所对应的汇编代码量不同，最少的为for循环，只需要3条汇编指令，最多的为while循环，需要5条汇编指令，而当使用--i和++i进行循环控制时，无论哪一种循环结构执行效率都一样是最优的，都只需要3条代码，而无论使用i--,--i,i++,++i中哪一种，for循环的效率应该是最高的，都只用了3条汇编代码。