c# - 比较运算符性能 <= 对 !=

Question

让我们从声明代码可读性胜过微优化开始，我们宁愿将其留给编译器。这只是一个奇怪的案例，其中的细节似乎与一般建议相比很有趣

因此搞乱了质数生成器函数，并提出了一个奇怪的行为，其中人们建议最有效的“!=”实际上是最不有效的，而“<=”是最差的最好的选项。

C#

private static void Main(string[] args) {
  long totalTicks = 0;
  for (int i = 0; i < 100; ++i) {
    var stopWatch = Stopwatch.StartNew();
    PrintPrimes(15000);
    totalTicks += stopWatch.ElapsedTicks;
  }
  Console.WriteLine("\n\n\n\nTick Average: {0}", totalTicks / 100);
  Console.Read();
}

private static void PrintPrimes(int numberRequired) {
  if (numberRequired < 1)
    return;
  Console.Write("{0}\t", 2);
  int primeTest = 3;
  /****** UPDATE NEXT TWO LINES TO TEST FOR != *****/
  int numPrimes = 2;  // set numPrimes = 1 for !=
  while (numPrimes <= numberRequired) {  // switch <= to !=
    if (IsPrime(primeTest)) {
      Console.Write("{0}\t", primeTest);
      ++numPrimes;
    }
    primeTest += 2;
  }
}

private static bool IsPrime(int test) {
  for (int i = 3; i * i <= test; i = 2 + i)
    if (test % i == 0)
      return false;
  return true;
}

输出:

<= 1319991
!= 1321251

在 C++ 中类似(在不同的机器上)

include <cstddef>
#include <limits>

int main() {
  for(size_t i(0) ; i <= 10000000000 ; ++i);
}

输出:

<=

real        0m16.538s
user        0m16.460s
sys        0m0.000s
~ [master] $ vim d.cc

!=

real        0m16.860s
user        0m16.780s
sys        0m0.000s

循环运行的次数相同。 <= 是否有任何优化？这不适用于 !=还是一些奇怪的 CPU 行为？

Answer 1

如果结果是相同的迭代次数，那么存在差异是没有意义的。

如果我们假设它是一个 x86 处理器，!=变成 jne (或 je ，取决于“它是”或“它不是”的哪一侧跳转 [1])。 <=会做 jle或 jgt取决于循环的方式。虽然指令不同，但其他处理器具有相同类型的指令。

我怀疑你有测量错误。 16 秒中不到 0.2 秒的差异并不是很大的差异，您可能只是在这段时间内多了几个网络数据包、硬盘中断或一些后台进程在运行。

[1]一个for例如，具有固定迭代集的循环通常只有一个“如果不为真，则跳转到循环的开头”，这同样适用于 while。循环。

我刚刚在我的机器上运行了这个:

bool IsPrime(int test) {
  for (int i = 3; i * i <= test; i = 2 + i)
    if (test % i == 0)
      return false;
  return true;
}

void PrintPrimes(int numberRequired) {
  if (numberRequired < 1)
    return;
  int primeTest = 3;
  /****** UPDATE NEXT TWO LINES TO TEST FOR != *****/
  int numPrimes = 2;  // set numPrimes = 1 for !=
  while (numPrimes != numberRequired) {  // switch <= to !=
    if (IsPrime(primeTest)) {
      ++numPrimes;
    }
    primeTest += 2;
  }
}

int  main() 
{
  long totalTicks = 0;
  for (int i = 0; i < 100; ++i) {
    PrintPrimes(15000);
  }
}

编译自g++ -O3 primes.cpp .使用!=的区别和 <=在主循环中是不明显的。最快时间!=是 3.326s，对于 <= 3.329，!= 最慢是 3.332 和 <=它是 3.335s。之前在我的机器上运行过很多基准测试，我知道毫秒数没有意义，所以我会说两者都需要 3.33 秒。

只是为了确认:

--- primesne.s  2013-04-30 23:52:10.840513380 +0100
+++ primesle.s  2013-04-30 23:52:35.457639603 +0100
@@ -46,7 +46,7 @@
 .L3:
    addl    $2, %esi
    cmpl    $15000, %edi
-   jne .L10
+   jle .L10
    subl    $1, %r9d
    jne .L2
    xorl    %eax, %eax

“不等于”和“小于或等于”之间的全部区别是 jne对比jle说明 - 这是来自 g++ 的汇编器输出代码的两个变体 - 这是 diff 的完整输出.