在函数中声明变量的开销在循环中运行？

Question

已经问过that问题了。答案是“局部变量的堆栈空间通常在函数范围内分配”。因此，在循环外部/内部声明变量的开销没有差别。

现在，假设我们在循环内部有一个带有函数的代码片段：

void do_sth(int &i) {int var=i+1;}
int i = 0;
while(i < 100)
{
    do_sth(i);
    i++;
}

第二个片段，其外部声明了变量：

int i = 0;
int var;
while(i < 100)
{
    var = i+1;
    i++;
}

我的问题是 - 在实际场景（使用现代编译器）中第一个片段的开销是多少？如果确实存在开销，那么它有多大？它是否与在循环的每个步骤中对整数进行额外的加法（运算符+）相比较？

Answer 1

启用了优化的现代编译器很可能内联函数调用，只要它符合内联需求（没有外部链接等），因此这两个版本将生成相同的代码。

如果函数没有内联，则确实存在开销：函数调用和函数返回，参数在堆栈中传递。这不过是一个简单的补充。

Answer 2

找出答案的最佳方法是查看调试器中的反汇编代码。 在这种情况下，第一个代码具有循环中函数调用的开销。根据用于函数的调用约定，函数调用可能会发生不同的事情。汇编代码中的通常情况是将参数推送到堆栈，调用函数，然后函数创建堆栈帧，弹出堆栈以获取参数，并在函数返回时弹出堆栈以获取调用者调用者的堆栈帧。对于功能体非常短的代码，头部可以是实际功能体的10倍左右。 （10条指令与1条指令）。 如果将函数定义为内联函数，则所有开销都会消失。

Answer 3

如果要求在最基本的级别上优化代码，任何合理的编译器都会为这两个片段生成完全相同的指令。

Answer 4

当前的编译器足够聪明，可以检查变量和函数的使用情况，并在编译时和链接时优化代码。因此，在优化之后，两段代码之间应该有微不足道的差异。此LLVM链接时间优化文档应提供更好的相关信息。

Answer 5

int i = 0;
int var;
while(i < 100)
{
    var = i+1;
    i++;
}

int i = 0;
while(i < 100)
{
    int var = i+1;
    i++;
}

通常会产生完全相同的代码。但是有充分的理由使用第二种。
它的意图更清晰，代码可以更好地进行优化，因为编译器知道var仅在循环的持续时间内需要

Answer 6

我假设允许编译器最好地优化代码（否则谈论性能有点无意义）。

如果在示例中编译循环时do_sth的主体是可见的，编译器很可能会内联它，然后删除var的赋值（并为{{1}分配堆栈空间}）作为死代码，因此对于这种情况，开销实际上并不存在。如果无法内联var，则函数调用的成本比int的声明更令人担忧。如果函数可以内联，即使do_sth不是死代码，编译器也有可能将第一个版本转换为第二个版本。所以对于这样的例子来说真的没关系。

如果你的变量是一个更复杂的类型（非POD classtype），这很重要。在这种情况下，第一个版本将为每次迭代调用构造函数和析构函数一次，而第二个版本将为每次迭代调用赋值运算符一次，并且只对构造函数和析构函数调用一次。但请注意，这并没有说明哪个版本更快（取决于这些方法的实现）。

Answer 7

您确定已正确解决了问题/疑问吗？根据您发布的内容 - do_sth函数将具有通常的函数调用开销。如果你内联它会消除开销。

Answer 8

我想知道的是 - 整个程序执行时间占这个循环的百分比是多少？

例如，如果这只是一个测试程序，并且您正在执行该代码1e9次并对其进行计时，而不执行任何其他操作，则将 在函数调用时产生显着差异内联与否。

根据我的经验，在任何真实的程序中，这种循环很少占用很多时间。 我认为你不需要被告知这一点，但是一些程序员必须学会一种比例感。 理发不会有助于减肥。