循环展开的条件是有益的，返回边际减少的点？

Question

有人可以首先解释在什么时候展开循环（在C / C ++中）成为一个有用的优化？

其次，与第一个问题相关，在什么时候应该不再进行展开？是否应始终将展开操作拆分为2次？或者它与您的CPU可以执行多少计算有关？比率是您的缓存行大小的乘数？等

例如，如果我有一个从0到99的for循环哪个更好/我如何确定哪个（除了试验和错误） - 是否有科学方法：

• 0到49以及每个循环两次“操作”
• 0到24以及每个循环四次“操作”
• 0到19和每个循环五次“操作”
• 每个循环0到9和10个“操作”

Answer 1

我不能在没有提到Duff's Device的情况下让关于循环展开的问题没有得到答复。此实现与经典版本略有不同，但它仍然有效。

假设您正在将掩码应用于内存块：

while (n-- > 0) {
    *ptr++ &= mask;
}

然后，这可以像这样展开：

switch (n % 4) do {
case 0: *ptr++ &= mask;
case 3: *ptr++ &= mask;
case 2: *ptr++ &= mask;
case 1: *ptr++ &= mask;
} while ((n -= 4) > 0);

如果迭代跳转的成本占循环迭代内完成工作成本的很大一部分，则循环展开非常有用。一个好的优化编译器可以在足够的优化级别为您找出答案。如果你的编译器没有这样做，你只需要自己展开它。

如评论中所述，一旦与展开的循环体的计算相比，跳跃的计算成本不再显着，则无需展开。从极端开始，循环展开可能会导致指令缓存捶打，从而损害性能（类似于过度使用函数内联）。