For 循环与 While 循环

Question

在我的设计与分析讲座中 算法讲师表示，对于以下示例算法，for 循环将比 while 循环花费更少的时间。

1.  for(int i=0;i<5;i++)
    {    
2.      print(i);    
    }

1.  int i=0;
2.  while(i<5)
    {    
3.      print(i);    
4.      i++;    
    }

他说编译器会读取 for while 的 1. 5 次第 2. 4 行因此总共时间 5+4=9 但在 while 循环的情况下。编译器将读取 1. 1 次，2. 5 次，3 次，4 次，4. 4 次。因此总时间 1+5+4+4 = 14time 请告诉我这是对的吗？ for循环比while循环快吗？

谢谢。

Answer 1

至少对于 MSVC 16 (VS 2010)，这两种情况下的代码几乎相同：

为了

; Line 5
    xor esi, esi
$LL3@main:
; Line 6
    push    esi
    push    OFFSET ??_C@_03PMGGPEJJ@?$CFd?6?$AA@
    call    _printf
    inc esi
    add esp, 8
    cmp esi, 5
    jl  SHORT $LL3@main

同时

; Line 4
    xor esi, esi
$LL2@main:
; Line 6
    push    esi
    push    OFFSET ??_C@_03PMGGPEJJ@?$CFd?6?$AA@
    call    _printf
; Line 7
    inc esi
    add esp, 8
    cmp esi, 5
    jl  SHORT $LL2@main

代码在我的 Subversion 存储库中。

Answer 2

在所有现代编译器中循环分析是在较低级别的中间表示上完成的（即，当所有高级循环结构都扩展为标签和跳转时）。对于编译器来说，两个循环绝对等效。

Answer 3

我将传递性能（提示：没有区别，请检查生成的 IR 或程序集以进行证明），但是语法和维护有两个重要的区别。

语法

i

变量的范围不同。在

for

情况下，

i

只能在

for

header 和 body 中访问，而在

while

情况下，它在循环之后可用。作为一般规则，最好有更严格的范围，更少的变量in-flight意味着编码时需要担心的上下文更少。

维护

for

循环具有将所有迭代操作紧密分组在一起的巧妙优势，因此可以一次性检查并检查它们。

此外，在引入

continue

语句时有一个重要的区别：

for(int i = 0; i != 10; ++i) {
  if (array[i] == nullptr) { continue; }
  // act on it
}


int i = 0;
while (i != 10) {
  if (array[i] == nullptr) { continue; }
  // act on it
  ++i;
}

在

while

的情况下，

continue

的引入产生了一个错误：无限循环，因为不再实现计数器。

影响

for

循环对于常规迭代模式来说更具可读性和全面性。更好的是，C++11 中的 range-for 语句：

for (Item const& item : collection) {
}

其中迭代完全由编译器处理，所以你一定不会搞砸！ （这使得

for_each

算法有点没有实际意义......我们希望旧的形式开始撤退）

推论：

while

循环应保留给不规则的迭代模式，这样它们将在代码审查期间吸引特别注意，并通过突出案例的不规则性来吸引未来的维护者。