循环比for循环快得多，while语句改变时while循环更快。怎么了？

Question

出于兴趣，我测试了一下for循环和while循环做同样的事情是否有区别。是什么导致我的电脑（AMD Phenom II X6 1090T @ 3.20GHz）比while循环花费了大约2-2.5秒的while循环？他们不是在做同样的事吗？你有类似的结果吗？

另外，当我用空语句替换循环中的x = null;语句时，while循环将显着加快。这里发生了什么？

当然，迭代次数非常高，但是差异仍然非常显着？

static void Main(string[] args) 
{ 
    String x; 
    const Int64 FIVE_BN = 5000000000; 
    Int64 i = 0; 

    DateTime start = DateTime.Now; 
    for (; FIVE_BN > i; i++) 
     x = null; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
    Console.Out.WriteLine(FIVE_BN.ToString() + " times (for): " + (DateTime.Now - start)); 

    i = 0; 

    start = DateTime.Now; 
    while(FIVE_BN > i++) 
     x = null; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
    Console.Out.WriteLine(FIVE_BN.ToString() + " times (while): " + (DateTime.Now - start)); 

    Console.Read(); 
    return; 
} 

Answer 1

虽然这完全是一个微不足道的优化问题。有趣的是，这两个实际上是不同的，有趣的是，当你提取方法均环与VS2010我得到如下：

private static String forLoop(ref Int64 i) 
{ 
    String x; 

    for (; FIVE_BN > i; i++) 
     x = null; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
    return x; 
} 

private static void whileloop(ref String x, ref Int64 i) 
{ 
    while (FIVE_BN > i++) 
     x = null; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
} 

这是很有趣......这表明，这两种功能是确有不同。

现在当我们;替换循环的逻辑，我们得到以下的提取方法代替：

private static Int64 forLoopShort(Int64 i) 
{ 

    for (; FIVE_BN > i; i++) 
     ; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
    return i; 
} 

private static Int64 whileLoopShort(Int64 i) 
{ 

    while (FIVE_BN > i++) 
     ; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
    return i; 
} 

这说明了为什么循环运行基本上与此配置相同。我们需要看看优化后的CLR编码看起来是什么样子（尽管优化器可能实际上删除了这两个函数之间的任何显着差异）。这就是为什么在内联（而不是提取到方法中）时它们是如何不同的用于以后的编辑。

编辑：

的CIL揭示了差异：

For循环具有.maxstack 2但while循环具有.maxstack 4，否则在操作顺序有点性差异，由于事实，增量while发生在循环的开始，但for操作发生在循环结束时（将循环的内容更改为Console.WriteLine(i)并查看While循环将从1打印，但For循环将从0打印（两者都会尽管循环次数相同）

当环路内容只是一个;两个环路是2线短于CIL除去了以下行（两个回路）：

IL_0006: ldnull 
IL_0007: stloc.0 

然而，当我们建立在释放代码非常不同：

对于任一循环，x = null;和;之间的区别不是什么，因为优化程序已经注意到该值从不变为非空值。是

for和while循环优化的区别如下：

CIL for循环：

IL_0000: ldc.i4.0 
IL_0001: conv.i8 
IL_0002: stloc.0 
IL_0003: br.s  IL_000a 
IL_0005: ldloc.0 
IL_0006: ldc.i4.1 
IL_0007: conv.i8 
IL_0008: add 
IL_0009: stloc.0 
IL_000a: ldc.i8  0x12a05f200 
IL_0013: ldloc.0 
IL_0014: bgt.s  IL_0005 
IL_0016: ret 

而且CIL while循环：

IL_0000: ldc.i4.0 
IL_0001: conv.i8 
IL_0002: stloc.0 
IL_0003: ldc.i8  0x12a05f200 
IL_000c: ldloc.0 
IL_000d: dup 
IL_000e: ldc.i4.1 
IL_000f: conv.i8 
IL_0010: add 
IL_0011: stloc.0 
IL_0012: bgt.s  IL_0003 
IL_0014: ret 

所以我们可以看到，一个优化while循环比for循环快2个操作，但它使用更多的堆栈空间。

这两者之间的区别似乎完全与i++发生位置的差异有关。

事实上，这是通过使一个新的方法证实：

private static void forLoopVeryShort() 
{ 
    string x; 
    Int64 i = 0; 

    for (; FIVE_BN > i++;) 
     ; //Replace with only ; in both loops and the for loop is faster 
} 

为内置当此for方法（在任一释放或调试）CIL代码是相同的，所述while循环。

有谎言你的区别。当循环执行完全相同的行为时，循环执行与while循环完全相同。您注意到的差异完全是由于在调试中运行代码而不是发布，与JIT并不总是像发布代码优化器一样高效。

我很喜欢这个问题，我从中学到了一些东西;我希望别人也这样做。 +1

Answer 2

你可能会想打破Cordbg中出来（并仔细使所有JIT优化），以查看生成的本地代码摸出究竟为什么这发生......但何必呢？在real代码中，差异不会很大，因为你将在循环中做真正的工作。

微型优化完全不现实的代码并不是一个有效的练习，IMO。即使微优化实际代码是通常没有成果，除非你已经证实这是瓶颈。

Answer 3

对于信息 - 不能瑞普：

与分配：

5000000000 times (for): 00:00:15.0488608 
5000000000 times (while): 00:00:12.7107270 

只需;

5000000000 times (for): 00:00:15.0558611 
5000000000 times (while): 00:00:12.7297281 

（在这里，我在释放模式运行，调试器外， etc）

它是可能，这是框架特定的（我使用4.0.30319.488，x64）或CPU特定的（我使用英特尔i7 4x2.67GHz（加HT）），但我的第一个猜测是如何测试是正在运行。