Question

我正在尝试在Rust中实现标准memmove函数，我想知道哪种方法对于向下迭代更快（src＆lt; dest}：

for i in (0..n).rev() {
    //Do copying
}

或

let mut i = n;
while i != 0 {
    i -= 1;
    // Do copying
}

rev()循环版本中的for会显着减慢它吗？

Answer 1

TL; DR：使用for循环。

两者都应该同样快。我们可以检查编译器是否能够简单地剥离for循环中涉及的抽象层：

#[inline(never)]
fn blackhole() {}

#[inline(never)]
fn with_for(n: usize) {
    for i in (0..n).rev() { blackhole(); }
}

#[inline(never)]
fn with_while(n: usize) {
    let mut i = n;
    while i > 0 {
        blackhole();
        i -= 1;
    }
}

这会生成此LLVM IR：

; Function Attrs: noinline nounwind readnone uwtable
define internal void @_ZN8with_for20h645c385965fcce1fhaaE(i64) unnamed_addr #0 {
entry-block:
  ret void
}

; Function Attrs: noinline nounwind readnone uwtable
define internal void @_ZN10with_while20hc09c3331764a9434yaaE(i64) unnamed_addr #0 {
entry-block:
  ret void
}

即使您不熟悉LLVM，很明显两个函数都编译为相同的IR（因此显然是同一个程序集）。

由于它们的性能相同，因此应该更喜欢更明确的for循环，并将while循环保留给迭代不规则的情况。

编辑：解决starblue对不合适的担忧。

#[link(name = "snappy")]
extern {
    fn blackhole(i: libc::c_int) -> libc::c_int;
}

#[inline(never)]
fn with_for(n: i32) {
    for i in (0..n).rev() { unsafe { blackhole(i as libc::c_int); } }
}

#[inline(never)]
fn with_while(n: i32) {
    let mut i = n;
    while i > 0 {
        unsafe { blackhole(i as libc::c_int); }
        i -= 1;
    }
}

编译为：

; Function Attrs: noinline nounwind uwtable
define internal void @_ZN8with_for20h7cf06f33e247fa35maaE(i32) unnamed_addr #1 {
entry-block:
  %1 = icmp sgt i32 %0, 0
  br i1 %1, label %match_case.preheader, label %clean_ast_95_

match_case.preheader:                             ; preds = %entry-block
  br label %match_case

match_case:                                       ; preds = %match_case.preheader, %match_case
  %.in = phi i32 [ %2, %match_case ], [ %0, %match_case.preheader ]
  %2 = add i32 %.in, -1
  %3 = tail call i32 @blackhole(i32 %2)
  %4 = icmp sgt i32 %2, 0
  br i1 %4, label %match_case, label %clean_ast_95_.loopexit

clean_ast_95_.loopexit:                           ; preds = %match_case
  br label %clean_ast_95_

clean_ast_95_:                                    ; preds = %clean_ast_95_.loopexit, %entry-block
  ret void
}

; Function Attrs: noinline nounwind uwtable
define internal void @_ZN10with_while20hee8edd624cfe9293IaaE(i32) unnamed_addr #1 {
entry-block:
  %1 = icmp sgt i32 %0, 0
  br i1 %1, label %while_body.preheader, label %while_exit

while_body.preheader:                             ; preds = %entry-block
  br label %while_body

while_exit.loopexit:                              ; preds = %while_body
  br label %while_exit

while_exit:                                       ; preds = %while_exit.loopexit, %entry-block
  ret void

while_body:                                       ; preds = %while_body.preheader, %while_body
  %i.05 = phi i32 [ %3, %while_body ], [ %0, %while_body.preheader ]
  %2 = tail call i32 @blackhole(i32 %i.05)
  %3 = add nsw i32 %i.05, -1
  %4 = icmp sgt i32 %i.05, 1
  br i1 %4, label %while_body, label %while_exit.loopexit
}

核心循环是：

; -- for loop
match_case:                                       ; preds = %match_case.preheader, %match_case
  %.in = phi i32 [ %2, %match_case ], [ %0, %match_case.preheader ]
  %2 = add i32 %.in, -1
  %3 = tail call i32 @blackhole(i32 %2)
  %4 = icmp sgt i32 %2, 0
  br i1 %4, label %match_case, label %clean_ast_95_.loopexit

; -- while loop
while_body:                                       ; preds = %while_body.preheader, %while_body
  %i.05 = phi i32 [ %3, %while_body ], [ %0, %while_body.preheader ]
  %2 = tail call i32 @blackhole(i32 %i.05)
  %3 = add nsw i32 %i.05, -1
  %4 = icmp sgt i32 %i.05, 1
  br i1 %4, label %while_body, label %while_exit.loopexit

唯一的区别是：

表示在调用blackhole之前递减，而在
用于与0进行比较，而与1

否则，它是相同的核心循环。

Answer 2

简而言之：它们（几乎）同样快 - 使用for循环！

更长的版本：

首先：rev()仅适用于实现DoubleEndedIterator的迭代器，它提供next_back()方法。预计此方法将在o(n)（次线性时间）内运行，通常为O(1)（常数时间）。事实上，通过查看implementation of next_back() for Range，我们可以看到它在恒定的时间内运行。

现在我们知道两个版本都有渐近相同的运行时。如果是这种情况，您通常应该停止考虑并使用更惯用的解决方案（在这种情况下为for）。过早考虑优化通常会降低编程效率，因为性能只对您编写的所有代码中的一小部分很重要。

但是，由于您正在实施memmove，性能可能实际上对您很重要。所以让我们试着看看生成的ASM。我用了这段代码：

#![feature(start)]
#![feature(test)]

extern crate test;

#[inline(never)]
#[no_mangle]
fn with_for(n: usize) {
    for i in (0..n).rev() { 
        test::black_box(i); 
    }
}

#[inline(never)]
#[no_mangle]
fn with_while(n: usize) {
    let mut i = n;
    while i > 0 {
        test::black_box(i);
        i -= 1;
    }
}

#[start]
fn main(_: isize, vargs: *const *const u8) -> isize {
    let random_enough_value = unsafe {
        **vargs as usize
    };

    with_for(random_enough_value);
    with_while(random_enough_value);
    0
}

（Playground Link）

#[no_mangle]旨在提高生成的ASM的可读性。 #inline(never)和random_enough_value以及black_box用于阻止LLVM优化我们不想优化的内容。生成的ASM（在发布模式下！）进行了一些清理，如下所示：

with_for:                       |   with_while:
    testq   %rdi, %rdi          |       testq   %rdi, %rdi
    je  .LBB0_3                 |       je  .LBB1_3
    decq    %rdi                |   
    leaq    -8(%rsp), %rax      |       leaq    -8(%rsp), %rax
.LBB0_2:                        |   .LBB1_2:
    movq    %rdi, -8(%rsp)      |       movq    %rdi, -8(%rsp)
    decq    %rdi                |       decq    %rdi
    cmpq    $-1, %rdi           |       
    jne .LBB0_2                 |       jne .LBB1_2
.LBB0_3:                        |   .LBB1_3:
    retq                        |       retq

唯一的区别是with_while有两个指令较少，因为它会倒计时到0而不是-1，就像with_for那样。

结论：如果你能说出渐近运行时是最优的，你根本不应该考虑优化。现代优化器非常聪明，可以将高级构造编译成非常完美的ASM。通常，无论如何，数据布局和产生的缓存效率比最小指令数重要得多。

如果您确实需要考虑优化，请查看ASM（或LLVM IR）。在这种情况下，for循环实际上有点慢（更多指令，与-1而不是0比较）。但是Rust程序员应该关心的案例数量可能是微不足道的。

Answer 3

对于小N，它确实不重要。

Rust在迭代器上很懒惰;在您实际询问元素之前，0..n不会导致任何评估。 rev()首先要求最后一个元素。据我所知，Rust计数器迭代器很聪明，不需要生成第一个N-1元素来获取N个元素。在这种特定情况下，rev方法可能更快。

在一般情况下，它取决于迭代器具有何种访问范例和访问时间;确保访问结束需要花费一些时间，并且它没有任何作用。

与所有基准测试问题一样，取决于。自己测试N值！

过早优化也是邪恶的，所以如果你的N很小，并且你的循环不经常做，那就不用担心了。

反向迭代，for循环或while循环哪个更快？

3 个答案: