高效地重写 for 循环，C答案

【问题标题】：Rewriting for loop efficiently, C高效地重写 for 循环，C
【发布时间】：2011-06-26 16:31:11
【问题描述】：

我想使用一个字节变量i 来执行一段代码 256 次。下面的行无限循环，是否有一个整洁的替代方案可以工作？

for (i = 0; i < 255; i++){

希望不使用：

16 位变量，（或任何额外的位）
嵌套循环
while(1)
break; 声明

谢谢

【问题讨论】：

为什么它会无限循环？
因为i 永远不会达到 256，因为它是一个 8 位无符号数
@Armen 达到 255 并切换回 0
@Jodes: 是i 是无符号的8bit，它的最大值是255。上面不会无限循环。（但它只会循环 255 次）。
@Jodes：如果您因为使用不寻常的平台而有不寻常的要求，我建议您在问题中提请注意。如果从一开始就很清楚您正在为 8 位微控制器构建（我完全相信您可能会变得更小/更快使用 8 位类型的代码）...

标签： c for-loop infinite-loop

【解决方案1】：

i = 0;
do {
  f(i);
} while(i++!=255);

【讨论】：

【解决方案2】：

总是可以这样做：

for (i = 0; i != 255; ++i)
{
    f(i);
}
f(255);

老实说，您最好只使用int。如果您使用 8 位整数，它不会更快。无论如何，它都会在寄存器中。

【讨论】：

+1。如果你真的想这样做并且必须避免索引更大的数据类型。
如果目标机器有 4 位处理器怎么办？
C 语言要求int 的范围至少为 16 位。
@WTP 如果目标机器是算盘怎么办？
@WTP 算盘计算机图灵完备。

【解决方案3】：

uint8_t i = 0;
do {
    ...
} while ((++i) != 0);

当然假设i 会溢出。这不是 C 标准所保证的，但几乎总是在编译器没有进行过多优化时发生。

【讨论】：

不错的解决方案！比我的好多了：/ +1
标准对无符号类型的算术进行了很好的定义：它可以工作modulus (MAX_FOR_TYPE + 1)。您的解决方案按原样运行。
@pmg，哈，是的，我现在检查了。我认为这个限制适用于无符号和有符号的数学。感谢您的评论！

【解决方案4】：

我想说展开循环是最明显的方法：

uint8_t i = 0;
for ( i = 0; i < 32; i++ )
{
    printf("Instance of loop %d\n", (8*i)+0);
    printf("Instance of loop %d\n", (8*i)+1);
    printf("Instance of loop %d\n", (8*i)+2);
    printf("Instance of loop %d\n", (8*i)+3);
    printf("Instance of loop %d\n", (8*i)+4);
    printf("Instance of loop %d\n", (8*i)+5);
    printf("Instance of loop %d\n", (8*i)+6);
    printf("Instance of loop %d\n", (8*i)+7);
}

理论上，这也应该更快，因为您的测试和跳转次数更少。如果需要，您也可以比这更严格地展开。

您可能还对Duff's device (SO question explaining it) 感兴趣，它可以让您展开任何大小的循环，而不仅仅是具有良好因素的循环。当然有限制，因为它要求你在内存中存储你需要的数量，在这种情况下超过 8 位字段，但是，为了循环，比如 137 次，它会派上用场。

请注意，您不需要执行 8*i+1 阶段，这只是为了验证是否发生了足够多的事件。

另一个注释：“但我不想将我的代码写 8 次！”可以根据需要使用 inline 函数 (C99) 或宏 (C89) 来克服。

【讨论】：

由于 OP 似乎关心微优化，您可以将循环更改为 += 8 并避免 8 次乘法。
@Chris += 8 的问题是最后一次迭代落在 256 上，你不能用 uint8_t 表示。您必须开始使用两个变量（一个用于计数，一个增加 8 以避免乘法）——这取决于该阶段哪个成本最高。我稍微假设 OP 实际上不需要知道循环号，而只需执行代码 256 次。

【解决方案5】：

如果“byte”是char，在 char 被签名（和 8 位）的系统上它总是 unsigned char，它应该适用于您的循环。

如果不只是实验，请改用int。

【讨论】：

【解决方案6】：

我能想到的唯一方法是使用布尔值

b = 1;
for(i = 0; i != 0 || b; i++)
{
    b = 0;
    ...
}

或者您可以使用一个短字节来代替，它是一个字节大小的 2 倍。

发生的情况是最大无符号字节值为 255。我不确定无符号字节会发生什么，但是当您溢出时，有符号字节变为负数。

【讨论】：

【解决方案7】：

将i 声明为int 通常最快。我无法想象为什么要使用 8 位整数循环。也许你认为它会比int 更快，但它不会。

【讨论】：

【解决方案8】：

编辑：我弄错了，它循环了 255 次... :) do-while 构造更好：

  i = 0;
  do {
     // act
     i++;
  } while(i > 0);

以下两个 sn-ps 循环 255 次，从 1 到 255。

  for(i = 1; i <= 255 && i != 0; i++)

应该去。或者也许

   for(i = 1; i > 0; i++)

【讨论】：

当然，David Heffernan 是对的：在现代系统上，cpus 处理“int”而不是“char”更为自然。
我们不应该使用 char 或 int 或 short 或其中任何一个。只是字节。
C 没有字节，只有 char（char == byte 可能）；我已经修复了ans，因为旧版本循环了 255 次（1-255）；当然我必须是无符号字符，否则循环会更长
啊，我是 Java 菜鸟，所以我不知道。我只看过 C 并做了一些 C++
在第二个和第三个解决方案中，在进入循环之前添加一个单独的迭代就足够了，正如另一个解决方案中所建议的那样：f(0); /* for loops with f(i) body */。