i++循环与i--循环的执行效率

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作者联系方式：李先静

昨天同事问了我一个问题，有两个循环语句：

for(i = n; i > 0; i–)
{
…
}

for(i = 0; i < n; i++)
{
…
}

为什么前者比后者快?

我当时的解释是：

i–操作本身会影响CPSR(当前程序状态寄存器)，CPSR常见的标志有N(结果为负), Z(结果为0)，C（有进位），O（有溢出）。i > 0，可以直接通过Z标志判断出来。

i++操作也会影响CPSR(当前程序状态寄存器)，但只影响O（有溢出）标志，这对于i < n的判断没有任何帮助。所以还需要一条额外的比较指令，也就是说每个循环要多执行一条指令。

(这是五年前tjww告诉我的，当时他在AVR上写一个LCD驱动程序，使用后者LCD会闪烁，使用前者则没有问题。)

为了确认我的理解是正确的，做了个实验：

int loop_dec(int n)
{
    int i = 0;
    int v = 0;

    for(i = n; i > 0; i--)
        v +=i;

    return v;
}

int loop_inc(int n)
{
    int i = 0;
    int v = 0;

    for(i = 0; i < n; i++)
        v +=i;

    return v;
}

用arm-linux-gcc编译，然后反汇编：

i--的循环条件：
  4c:   e51b3014        ldr     r3, [fp, #-20]
  50:   e3530000        cmp     r3, #0  ; 0x0
  54:   cafffff5        bgt     30 

i++的循环条件：
  b8:   e51b3018        ldr     r3, [fp, #-24]
  bc:   e1520003        cmp     r2, r3
  c0:   bafffff4        blt     98 

结果和我想象的并不一样，这是怎么回事呢？我想可能因为没有加优化选项，于是加上-O选项，结果变为：

i--的循环条件：
  14:   e2500001        subs    r0, r0, #1      ; 0x1
  18:   1afffffc        bne     10 

i++的循环条件：
  3c:   e2833001        add     r3, r3, #1      ; 0x1
  40:   e1500003        cmp     r0, r3
  44:   1afffffb        bne     38 

这下没错了，果然少一个cmp指令。

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wangyao@wangyao-laptop:~/Test$ gcc -c t_loop.c
wangyao@wangyao-laptop:~/Test$ objdump -d t_loop.o

t_loop.o:     file format elf32-i386


Disassembly of section .text:

00000000 :
   0:    55                       push   %ebp
   1:    89 e5                    mov    %esp,%ebp
   3:    83 ec 10                 sub    $0x10,%esp
   6:    c7 45 fc 00 00 00 00     movl   $0x0,-0x4(%ebp)
   d:    c7 45 f8 00 00 00 00     movl   $0x0,-0x8(%ebp)
  14:    8b 45 08                 mov    0x8(%ebp),%eax
  17:    89 45 fc                 mov    %eax,-0x4(%ebp)
  1a:    eb 0a                    jmp    26
  1c:    8b 45 fc                 mov    -0x4(%ebp),%eax
  1f:    01 45 f8                 add    %eax,-0x8(%ebp)
  22:    83 6d fc 01              subl   $0x1,-0x4(%ebp)
  26:    83 7d fc 00              cmpl   $0x0,-0x4(%ebp)
  2a:    7f f0                    jg     1c
  2c:    8b 45 f8                 mov    -0x8(%ebp),%eax
  2f:    c9                       leave 
  30:    c3                       ret   

00000031 :
  31:    55                       push   %ebp
  32:    89 e5                    mov    %esp,%ebp
  34:    83 ec 10                 sub    $0x10,%esp
  37:    c7 45 fc 00 00 00 00     movl   $0x0,-0x4(%ebp)
  3e:    c7 45 f8 00 00 00 00     movl   $0x0,-0x8(%ebp)
  45:    c7 45 fc 00 00 00 00     movl   $0x0,-0x4(%ebp)
  4c:    eb 0a                    jmp    58
  4e:    8b 45 fc                 mov    -0x4(%ebp),%eax
  51:    01 45 f8                 add    %eax,-0x8(%ebp)
  54:    83 45 fc 01              addl   $0x1,-0x4(%ebp)
  58:    8b 45 fc                 mov    -0x4(%ebp),%eax
  5b:    3b 45 08                 cmp    0x8(%ebp),%eax
  5e:    7c ee                    jl     4e
  60:    8b 45 f8                 mov    -0x8(%ebp),%eax
  63:    c9                       leave 
  64:    c3                       ret   

--------------------------------------------------------------

wangyao@wangyao-laptop:~/Test$ gcc -c t_loop.c  -O2
wangyao@wangyao-laptop:~/Test$ objdump -d t_loop.o

t_loop.o:     file format elf32-i386


Disassembly of section .text:

00000000 :
   0:    55                       push   %ebp
   1:    31 c0                    xor    %eax,%eax
   3:    89 e5                    mov    %esp,%ebp
   5:    8b 55 08                 mov    0x8(%ebp),%edx
   8:    85 d2                    test   %edx,%edx
   a:    7e 0d                    jle    19
   c:    8d 74 26 00              lea    0x0(%esi,%eiz,1),%esi
  10:    01 d0                    add    %edx,%eax
  12:    83 ea 01                 sub    $0x1,%edx
  15:    85 d2                    test   %edx,%edx
  17:    7f f7                    jg     10
  19:    5d                       pop    %ebp
  1a:    c3                       ret   
  1b:    90                       nop   
  1c:    8d 74 26 00              lea    0x0(%esi,%eiz,1),%esi

00000020 :
  20:    55                       push   %ebp
  21:    31 d2                    xor    %edx,%edx
  23:    89 e5                    mov    %esp,%ebp
  25:    31 c0                    xor    %eax,%eax
  27:    8b 4d 08                 mov    0x8(%ebp),%ecx
  2a:    85 c9                    test   %ecx,%ecx
  2c:    7e 0b                    jle    39
  2e:    66 90                    xchg   %ax,%ax
  30:    01 d0                    add    %edx,%eax
  32:    83 c2 01                 add    $0x1,%edx
  35:    39 d1                    cmp    %edx,%ecx
  37:    7f f7                    jg     30
  39:    5d                       pop    %ebp
  3a:    c3                       ret