为什么 < 会比 <= 慢？ [C]

Question

当然，我假设 < 和 <= 运算符运行的速度相同 (per Jonathon Reinhart's logic, here)。最近，我决定检验这个假设，结果让我有点惊讶。

我知道，对于大多数现代硬件来说，这个问题纯粹是学术性的，因此不得不编写循环约 10 亿次的测试程序（以获得任何微小的差异以达到更可接受的水平）。程序尽可能基本（以消除所有可能的干扰源）。

lt.c:

int main() {
    for (int i = 0; i < 1000000001; i++);

    return 0;
}

le.c:

int main() {
    for (int i = 0; i <= 1000000000; i++);

    return 0;
}

它们是在 Linux VirtualBox 3.19.0-18-generic #18-Ubuntu x86_64[=49 上编译和运行 =] 安装，使用带有 -std=c11 标志集的 GCC。

lt.c 二进制文件的平均时间是：

real 0m2.404s user 0m2.389s sys 0m0.000s

le.c 的平均时间是：

real 0m2.397s user 0m2.384s sys 0m0.000s

差异很小，但无论我运行二进制文件多少次，我都无法让它消失或反转。

我将 lt.c 的 for 循环中的比较值设为比 le.c 大一（因此它们循环的次数相同）。这是不是搞错了？

根据Is < faster than <=?中的答案，<编译为jge，<=编译为jg。那是在处理 if 语句而不是 for 循环，但这仍然是原因吗？ jge 的执行时间会比 jg 稍长吗？ （我认为这具有讽刺意味，因为这意味着从 C 转移到 ASM 会反转哪一个是更复杂的指令，C 中的 lt运行slating 到 ASM 中的 gte 和 lte 到 gt。 )

或者，这是否只是硬件特定，以至于不同的 x86 线或单个芯片可能始终显示相反的趋势、相同的趋势或没有差异？

Answer 1

让我们在集会上发言。（当然取决于架构）比较时，您将使用 cmp 或测试指令，然后 - 当您使用 < 时，等于指令将是 jl，它检查 SF 和 OF 是否不相同（一些特殊标志称为符号和溢出） - 当您使用 <= 时，等于指令是 jle，它不仅检查 SF != OF，而且检查 ZF == 1（零标志）等等，更多 here 但老实说，这甚至不是整个周期所以......我认为在正常情况下差异是无法衡量的

Answer 2

我的问题的评论中有一些要求包括 GCC 为我生成的程序集。到编译器弹出每个文件的汇编版本后，我检查了一下。

结果：
事实证明，默认优化设置将两个 for 循环变成了同一个程序集。实际上，这两个文件的汇编形式是相同的。（diff 证实了这一点。）

之前观察到的时间差的可能原因：
似乎我运行二进制文件的顺序是造成运行时差的原因。

在给定的运行through 中，程序通常在每次连续执行时执行得更快，然后在大约 3 次执行后稳定下来。
我在 time ./lt 和 time ./le 之间来回切换，所以第一个运行的平均值会偏向于加时赛。
我通常运行先。
我做了几个单独的运行throughs（增加平均偏差）。

代码摘录：

        movl    [=10=], -4(%rbp)
        jmp     .L2
.L3:
        addl    , -4($rbp)
.L2
        cmpl    00000000, -4(%rbp)
        jle     .L3
        mol     [=10=], %eax
        pop     %rbp

... * 遮住脸 * ...继续....

为什么 < 会比 <= 慢？ [C]

Why would < be slower than <=? [C]

c

performance

assembly

operators

opcode