为什么循环通过 100 亿比 10 亿需要更长的时间？答案

【问题标题】：Why does it take so much longer to loop through 10 billion than 1 billion?为什么循环通过 100 亿比 10 亿需要更长的时间？
【发布时间】：2011-12-27 20:01:20
【问题描述】：

为什么这个循环（到 10 亿）只需要几个声音来执行......

for (i = 0; i < 1000000000; i++)
{

}

...但是这个循环（到 100 亿）需要 >10 分钟？

for (i = 0; i < 10000000000; i++)
{

}

不应该只需要 30 秒左右（3 秒 x 10）吗？

【问题讨论】：

考虑潜在的溢出，也许你的i 是一个 32 位整数？因此，您执行的迭代次数可能与您预期的不同。
i的类型是什么？您的目标是 64 位吗？
它可能只是陷入了无限循环。假设i 是一个 32 位整数，它永远不会超过 100 亿。
如果 i 的类型不够大（i
@MOleYArd 我宁愿猜他等了 10 分钟并杀死了它（> 也暗示了这一点）。

标签： c loops for-loop

【解决方案1】：

我猜你没有把你的基准测试代码放在这里。原样的代码可能会被编译器优化为根本不运行。也可能是i 溢出，然后您的循环将永远不会结束。

但是，如果您使用i 作为数据结构的索引（特别是如果它是一个数组），那么您的内存分页和数据缓存会极大地影响性能。

【讨论】：

它结束吗？或者你等了 10 分钟就关闭了程序？
@nbsp 那么它很可能是由于溢出而导致的无限循环。我很惊讶您没有收到关于此的编译警告。

【解决方案2】：

不同之处在于 1,000,000,000 适合 32 位整数，而 10,000,000,000 适合 64 位。如果它是 32 位的，我会假设它是，它只是溢出，会导致你的循环变得无限。

您的i 是 64 位变量吗？

【讨论】：

@nbsp 如果您想了解有关整数限制的更多信息，可以随时访问：Careful it's Wikipedia D:

【解决方案3】：

我猜i 是一个 32 位整数变量，因此总是小于 100 亿（大于 2^32），而 10 亿仍然适合 32 位范围（大约 2或 40 亿，取决于签名）。虽然不知道编译器是怎么提升这个百亿常量的，但他似乎意识到了溢出问题，让它成为一个无限循环。

当你将i 变成long long int 时会发生什么（也许10000000000 和10000000000L，但这似乎没问题）？

【讨论】：

将i 切换为long long 并将10000000000 切换为10000000000L 有效。谢谢。
是的，它在 29 秒内执行。再次感谢。
那是因为 C 中的有符号溢出是未定义的行为，所以允许编译器做任何事情。在这种情况下，它选择loop infinitely，因为它假定值永远不会溢出，这是允许的

【解决方案4】：

如果这对任何人都有帮助：

当 32 位有符号数超出其范围 2^31 - 1 时，该数被解释为负数（由于 2C 格式）。即：

对于 16 位数字：

  0111 1111 1111 1111 (32767)
+ 0000 0000 0000 0001 (1)
---------------------
  1000 0000 0000 0000  (Shoulbe 32769 but instead is -32768)
+ 0000 0000 0000 0001
--------------------
  1000 0000 0000 0001 (-32767)....

所以无限循环是因为您只是在遍历 32 位有符号整数的所有可能值。

【讨论】：