为什么对 c 代码的这种微小更改会导致执行时间的巨大差异？答案

【问题标题】：Why this huge difference in execution time happens for this tiny change into c code?为什么对 c 代码的这种微小更改会导致执行时间的巨大差异？
【发布时间】：2013-02-10 16:29:15
【问题描述】：

下面的unix代码需要time命令报告的~9s。

int main()
{
    double u = 0;
    double v = 0;
    double w = 0;
    int i;
    for (i = 0;i < 1000000000;++i) {
        v *= w;
        u += v;
    }
    printf("%lf\n",u);
}

我不明白为什么当我更改 v *= w;withv *= u; 时执行时间几乎翻了一番

【问题讨论】：

w 始终为零。编译器可能足够聪明，在第一种情况下根本不运行该循环，因为v 也将始终为零，因此u 也是如此。（可能更难弄清楚 u 和 v 之间的相互依赖关系。）
你看生成的代码了吗？

标签： c performance

【解决方案1】：

当您将v *= w 更改为v *= u 时，这两个语句之间存在相互依赖关系。因此，第一条语句必须在执行 u += v 之前完成，这可能是提高性能的原因，因为编译器无法并行执行。

【讨论】：

【解决方案2】：

可能是因为编译器看到 w 从未被修改过，因此可以编译为常量，而变量 u 已修改，因此必须拥有自己的内存。

【讨论】：

【解决方案3】：

编译器优化 v*= w;到 v = 0;并且可能 u += v 到 u = 0;所以这些操作永远不会发生。

这是我做的测试。每个版本做 10 次并取平均值。

for (i = 0;i < 1000000000;++i) {
    v *= w;
    u += v;
}

4.0373 秒

for (i = 0;i < 1000000000;++i) {
    v *= u;
    u += v;
}

7.3733 秒

for (i = 0;i < 1000000000;++i) {
    v *= 0;
    u += 0;
}

4.0149 秒

【讨论】：

为什么它对 v *= u; 不一样，因为它也是 0
可能无法优化 v *= u 和 u += v out，因为它们相互依赖。
@curious 虽然它需要额外的推理步骤（它首先必须找出 v 是恒定为零，然后 u 永远不会改变并保持为零 - 在另一种情况下，它只需看到w 恒定为零），这可能会有所作为。