Loops 深入理解循环（for、while、do-while、foreach、递归等）

如果给定某种情况，您可以对需要使用循环解决的特定事件或函数执行循环，您可以通过任何类型的循环来实现这些。我们如何根据每个循环的速度、效率和内存使用情况来确定它们之间的差异？例如，您有这些循环

for(int i=0;i<10;i++) {
    array[i] = i+1;
}

int i = 0;
while(i<10) {
    array[i] = i+1;
    i++;
}

---

for（inti=0；i循环本身的名称给出了用法的概念

当您只需要执行一个操作时，不需要询问任何问题，for循环就可以很好地执行

如果您在数据结构上进行迭代，并且有一个约束，如中断条件或类似的情况，则应选择while或do-while循环。
这只是个人偏好和编码风格的问题-首选的样式也在很大程度上取决于您所用的编码语言

例如，在python中，执行上述循环的首选方法看起来有点像：

for i in range(0, 9):
    array[i] = i + 1

（事实上，在Python中，您可以在一行中完成上述操作：

array = range(1,10)

但这只是一个例子……）

在以上两种中，我更喜欢第一种

至于性能，您不太可能看到差异。
我将逐一解释每个循环情况

1.For loop:当您确定您执行了某些迭代次数时，请执行For循环

2.While循环：如果不确定迭代次数，则执行While循环或希望循环，直到条件为false

3.执行while：这与while循环相同，只是循环至少执行一次

话虽如此，为另一种情况编写一个循环也是可以的

4.递归：如果您正确理解递归，递归将导致优雅的解决方案。
递归比直接迭代慢一点

for、while和do-while之间没有性能差异。如果有的话，它们可以忽略不计。
好吧，这里很难解释循环背后的所有逻辑

为了优化循环，编译器将为您做一些令人惊奇的事情，因此无论您使用
while
还是
for
，这都无关紧要，因为编译器无论如何都会转换为assembler

为了更深入地理解，您应该学习一些汇编程序，然后学习基本处理器如何工作，如何读取指令以及如何处理指令

为了改进流水线，最好将具有相同变量的语句放在彼此远离的地方。这样，在计算一条语句时，如果下一条语句独立于第一条语句，处理器可以获取下一条语句并开始计算它

例如：

a=0;
b=3;
c=5;
m=8;
i=0;
while(i<10){
a=a+b*c;
b=b*10+a;
m=m*5;
i++;
}

因此，在计算
a
时，我们可以开始计算
m
和
i
。大多数情况下，编译器会检测到这一点并自动执行（称为代码重新排序）。有时对于小循环，编译器会根据需要将代码复制并粘贴到循环中，因为没有控制变量更快

我的建议是，让编译器关注这些事情，并关注您正在使用的算法的成本，最好将O（n！）减少到O（logn），而不是在循环内部进行微优化

根据修改的问题进行更新

好的，依赖项必须是写/写或读/写依赖项。如果是读/读依赖项，则没有问题（因为值不变）。请查看[Data dependency article]（）


在您的示例中，这两个代码之间没有区别，
m
依赖于
c
和
b
，但这两个代码从未被写入，因此编译器在进入循环之前就知道它们的值。这称为读/读依赖项，而不是依赖项本身

如果你写过：

...
m=c+GetAvarage(a);
...

然后我们会有一个写/读依赖关系（我们必须在
a
中写入，然后从
a
中读取，所以我们必须等到
a
计算出来），您所做的优化会很好。

但是再一次，编译器为您和其他许多事情做这件事。很难说高级代码中的微优化会对汇编代码产生真正的影响，因为可能编译器已经在为您做这件事，或者可能正在为您重新排序代码，或者可能正在做一千件比w更好的事情我一眼就能想到

但不管怎样，只要知道地毯下的事情是如何运作的就好了：）

更新以添加一些链接
查看以下链接，进一步了解编译器可以做些什么来提高代码性能：




这当然取决于您使用的语言，但请记住，任何代码中最慢的部分都是编写代码的人，因此我建议您为每种情况选择一个标准并坚持执行，然后当您更新代码时，无需每次都考虑这一点

如果你想通过这样的方式节省开支，那么你要么已经在以接近100%的效率运行，要么可能在错误的地方寻找加快代码速度的方法？
在帕特森和轩尼诗的《计算机组织与设计：硬件/软件接口》一书中，作者将上述循环转换为汇编，两个循环在MIPS中具有相同的汇编代码

如果您的编译器在不同的汇编语句中编译两个循环，则会出现差异。如果两个循环的性能不相同，则会出现差异。
任何合适的编译器都会生成相同的代码

为了测试这一点，我创建了一个名为
loops-f.c
的文件：

void f(int array[])
{
    for(int i=0; i<10; i++) {
        array[i] = i+1;
    }
}

void g(int array[])
{
    int i = 0;
    while(i<10) {
        array[i] = i+1;
        i++;
    }
}

我将文件编译成汇编（
gcc-std=c99-S loops-f.c loops-g.c
），然后比较生成的汇编代码（
）
...
m=c+GetAvarage(a);
...

void f(int array[])
{
    for(int i=0; i<10; i++) {
        array[i] = i+1;
    }
}

void g(int array[])
{
    int i = 0;
    while(i<10) {
        array[i] = i+1;
        i++;
    }
}

--- loops-f.s   2010-08-06 10:57:11.377196516 +0300
+++ loops-g.s   2010-08-06 10:57:11.389197986 +0300
@@ -1,8 +1,8 @@
-   .file   "loops-f.c"
+   .file   "loops-g.c"
    .text
-.globl f
-   .type   f, @function
-f:
+.globl g
+   .type   g, @function
+g:
 .LFB0:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
@@ -30,6 +30,6 @@
    ret
    .cfi_endproc
 .LFE0:
-   .size   f, .-f
+   .size   g, .-g
    .ident  "GCC: (GNU) 4.4.4 20100630 (Red Hat 4.4.4-10)"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits