众所周知，while 循环（例如：while(n--)）或 for 循环（例如：for(i=0; i<n; i++)）的执行时间取决于变量 n，即O(n)。此外，根据在线判断，10^7 次操作 ≈ 1s。
但是我尝试用很少的操作为n > 10^9 执行一个while循环和一个for循环，它似乎在1秒内很容易运行。我很好奇为什么会这样？
#include使用命名空间标准； #define ll long long 诠释主要（）{ ll t = 1e18; ll cnt = 0; 而（t--）{ cnt++; } cout
【问题讨论】：
cnt= 1e18;
10^7 operations ≈ 1s 永远不会是静态的，并且在不同平台上有所不同
标签： c++
您编写的代码不是针对您的 cpu 的指令，而是针对您的编译器为您的 cpu 生成指令的指令。在这种特定情况下，很容易看出这一点
long long t = 1e18;
long long cnt = 0;
while(t--){
cnt++;
}
cout << cnt << '\n';
可以替换为
long long cnt = 1e18;
cout << cnt << '\n';
不改变程序的可观察行为。
【讨论】：
cnt = 1e18; 和t = 0;，但您没有在循环之后使用t，所以循环是否减少它并不重要
TL;DR：编译器只是丢弃了你的循环，清除了t，并将 1e18 卡在了cnt 中。如果你想知道我是如何得出这个结论的，请继续阅读：
在我的电脑和g++ -O1/-O0 上，程序需要永远运行，但使用-O2 它立即完成（与提问者的情况相同），所以我将使用-S -O2 汇编代码：
leaq _ZSt4cout(%rip), %rdi
movabsq $1000000000000000000, %rsi
movq %fs:40, %rax
movq %rax, 8(%rsp)
xorl %eax, %eax
call _ZNSo9_M_insertIxEERSoT_@PLT
leaq 7(%rsp), %rsi
movl $1, %edx
movb $10, 7(%rsp)
movq %rax, %rdi
call _ZSt16__ostream_insertIcSt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIT_T0_ES6_PKS3_l@PLT
显然编译器只是将 1e18 插入 cnt (movabsq XXX %rsi)，将 t 设置为 0（使用 xorl %eax %eax 的魔法清除 %eax）然后跳过循环（没有 jmp或je 或类似的命令，然后转到cout（通过call _XXX_insert_XXX 和后来的_ostream_insertXXX）
【讨论】：
一个简单循环的时间复杂度（与哪种类型无关）是 O(n)，这很清楚。
但是您应该知道，CPU 在其经常使用的快速访问缓存中存储了一些信息。但是，编译器通过识别可以更改哪些指令（代码）来优化代码，从而在保留逻辑的同时生成更少的指令。虽然编译器优化是一个巨大的话题，但循环是主要目标，因为它们一遍又一遍地重复相同的指令集。
让我们考虑一下这样一个事实，即现代 CPU 以大约 30 亿次操作/秒的速度执行一组高度优化的编译指令，将在微秒内完成指令。
【讨论】：