Compiler/JIT Java 和 C++ 中 for 循环边界检查的优化
Compiler/JIT optimisation of bounds check of for loop in Java and C++
我从 this answer 的 for 和 while C# 循环中了解到："The compiler/JIT has optimisations for this scenario as long as you use arr.Length in the condition:"
for(int i = 0 ; i < arr.Length ; i++) {
Console.WriteLine(arr[i]); // skips bounds check
}
这让我想知道 java 编译器是否有这样的优化。
for(int i=0; i<arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]); // is bounds check skipped here?
}
我认为是的，嗯，是吗？使用像 ArrayList 这样的 Collection 时会发生同样的情况吗？
但是如果我必须在 for 循环的主体 中使用 myList.size() 的值，考虑现在 myList 是一个 ArrayList 怎么办？所以在那种情况下 hoisting myList.size() 不会有帮助，因为 size() 是一个方法调用？例如可能是这样的：
int len = myList.size(); // hoisting for using inside the loop
for(int i = 0; i < myList.size(); i++) { // not using hoisted value for optimization
System.out.println(myList.get(i));
if(someOtherVariable == len) {
doSomethingElse();
}
}
编辑：
虽然我还没有得到 java 的答案，但我仍在为这个问题添加第二部分。
Q: C++ (C++98/C++11) 是否有这样的优化，例如vector.size() and string.size()？例如，哪个性能更好？
for (int i = 0; i < myvector.size(); ++i)
cout << myvector[i] << " "; // is bounds checking skipped here, like in C#?
或
// does this manual optimisation help improve performance, or does it make?
int size = myvector.size();
for (int i = 0; i < size; ++i)
cout << myvector[i] << " ";
也就是说，std::string 是否也存在这样的优化？
Java
自 Java 7 起，如果编译器可以证明越界访问是不可能的，则编译器将消除对原始数组的边界检查。在 Java7 之前，JIT 或 AOT 编译器可以做到这一点。对于JIT和AOT编译器，不局限于for (int i = 0; i < arr.length; i++)，它可以将边界检查移到循环外，例如for (int i = 0; i < 10000000; i++)等循环，减少为单次检查。如果该检查失败，它将 运行 具有完整边界检查的代码版本以在正确的位置抛出异常。
对于集合，它要复杂得多，因为边界是由被调用的方法检查的，而不是在调用的地方。通常，它不能从字节码中消除，但如果 JIT 和 AOT 编译器可以内联方法（这取决于对象的实例化方式和存储位置等，因为所有非私有方法都在 Java 是虚拟的，所以编译器需要确保它不需要虚拟调用）但我不知道他们是否真的需要。
C++
C++ 不检查 operator [] 中的边界。当您使用 at 时，它会检查边界。 at 是内联的，因此它取决于特定的编译器及其标志，但通常情况下，编译器可以删除边界检查，如果它可以证明越界访问是不可能的。它还可以将边界检查移到循环之外，但它仍然需要保证异常将在正确的位置抛出，所以我不知道是否有。
假设您在 for 循环后不使用 int size，则 C++ 的两个示例在执行死代码消除的编译器中将是等效的。如果您使用一些未内联的方法，后者可能会更快。 （也可以把size的定义放在初始化里面：for (int i = 0, size = myvector.size(); i < size; ++i)）
我从 this answer 的 for 和 while C# 循环中了解到："The compiler/JIT has optimisations for this scenario as long as you use arr.Length in the condition:"
for(int i = 0 ; i < arr.Length ; i++) {
Console.WriteLine(arr[i]); // skips bounds check
}
这让我想知道 java 编译器是否有这样的优化。
for(int i=0; i<arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]); // is bounds check skipped here?
}
我认为是的，嗯，是吗？使用像 ArrayList 这样的 Collection 时会发生同样的情况吗？
但是如果我必须在 for 循环的主体 中使用 myList.size() 的值，考虑现在 myList 是一个 ArrayList 怎么办？所以在那种情况下 hoisting myList.size() 不会有帮助，因为 size() 是一个方法调用？例如可能是这样的：
int len = myList.size(); // hoisting for using inside the loop
for(int i = 0; i < myList.size(); i++) { // not using hoisted value for optimization
System.out.println(myList.get(i));
if(someOtherVariable == len) {
doSomethingElse();
}
}
编辑： 虽然我还没有得到 java 的答案，但我仍在为这个问题添加第二部分。
Q: C++ (C++98/C++11) 是否有这样的优化，例如vector.size() and string.size()？例如，哪个性能更好？
for (int i = 0; i < myvector.size(); ++i)
cout << myvector[i] << " "; // is bounds checking skipped here, like in C#?
或
// does this manual optimisation help improve performance, or does it make?
int size = myvector.size();
for (int i = 0; i < size; ++i)
cout << myvector[i] << " ";
也就是说，std::string 是否也存在这样的优化？
Java
自 Java 7 起，如果编译器可以证明越界访问是不可能的，则编译器将消除对原始数组的边界检查。在 Java7 之前，JIT 或 AOT 编译器可以做到这一点。对于JIT和AOT编译器，不局限于for (int i = 0; i < arr.length; i++)，它可以将边界检查移到循环外，例如for (int i = 0; i < 10000000; i++)等循环，减少为单次检查。如果该检查失败，它将 运行 具有完整边界检查的代码版本以在正确的位置抛出异常。
对于集合，它要复杂得多，因为边界是由被调用的方法检查的，而不是在调用的地方。通常，它不能从字节码中消除，但如果 JIT 和 AOT 编译器可以内联方法（这取决于对象的实例化方式和存储位置等，因为所有非私有方法都在 Java 是虚拟的，所以编译器需要确保它不需要虚拟调用）但我不知道他们是否真的需要。
C++
C++ 不检查 operator [] 中的边界。当您使用 at 时，它会检查边界。 at 是内联的，因此它取决于特定的编译器及其标志，但通常情况下，编译器可以删除边界检查，如果它可以证明越界访问是不可能的。它还可以将边界检查移到循环之外，但它仍然需要保证异常将在正确的位置抛出，所以我不知道是否有。
假设您在 for 循环后不使用 int size，则 C++ 的两个示例在执行死代码消除的编译器中将是等效的。如果您使用一些未内联的方法，后者可能会更快。 （也可以把size的定义放在初始化里面：for (int i = 0, size = myvector.size(); i < size; ++i)）