为什么<慢于<=？ [C]

Question

自然地，我假设<和<=运算符以相同的速度运行（ 根据Jonathon Reinhart的逻辑，在此处 ）。 最近，我决定测试该假设，结果令我有些惊讶。

我知道，对于大多数现代硬件而言，这个问题纯粹是学术性的，因此必须编写循环大约10亿次的测试程序（以获取任何微小的差异，以达到更可接受的水平）。 这些程序尽可能基本（以消除所有可能的干扰源）。

lt.c：

int main() {
    for (int i = 0; i < 1000000001; i++);

    return 0;
}

le.c：

int main() {
    for (int i = 0; i <= 1000000000; i++);

    return 0;
}

使用带有-std = c11标志的GCC，可以编译它们并在Linux VirtualBox 3.19.0-18-通用＃18-Ubuntu x86_64安装上运行。

lt.c的二进制文件的平均时间为：

real    0m2.404s
user    0m2.389s
sys 0m0.000s

le.c的平均时间为：

real    0m2.397s
user    0m2.384s
sys 0m0.000s

差别很小，但是无论我运行二进制文件多少次，我都无法消除它或反转它。

• 我在lt.c的for循环中使比较值比le.c大一圈（因此它们都循环了相同的次数）。 这是一个错误吗？
• 根据<是比<=快吗？ ， <编译为jge和<=编译为jg 。 那是在处理if语句而不是for循环，但这是否仍是原因？ jge的执行时间可能比jg时间长一点吗？ （我认为这是具有讽刺意味的，因为这意味着从C转换为ASM会反转这是更复杂的指令，C中的lt转换为ASM中的gte，而lte转换为gt。
• 或者，这是否仅仅是硬件专用的，以致于不同的x86系列产品或单个芯片可能始终显示出相反的趋势，相同的趋势或没有差异？

Answer 1

在对我的问题的评论中有一些请求，要求包括GCC为我生成的程序集。 在进入编译器弹出每个文件的程序集版本之后，我检查了一下。

结果：
事实证明，默认优化设置将两个for循环都转换为同一程序集。 实际上，两个文件在组装形式上都是相同的。 （ diff确认了这一点。）

先前观察到的时差的可能原因：
看来我运行二进制文件的顺序是造成运行时间差异的原因。

• 在给定的运行时间中，程序通常在每次连续执行时都更快地执行，大约执行3次后才达到稳定。
• 我在time ./lt和time ./le之间来回time ./le ，因此第一次跑步会偏向平均时间。
• 我通常先跑。
• 我做了几个单独的演练（增加了平均偏差）。

代码摘录：

        movl    $0, -4(%rbp)
        jmp     .L2
.L3:
        addl    $1, -4($rbp)
.L2
        cmpl    $1000000000, -4(%rbp)
        jle     .L3
        mol     $0, %eax
        pop     %rbp

* *遮住脸* ...继续...

Answer 2

让我们在组装中讲话。 （当然取决于架构）比较时，您将使用cmp或测试指令，然后-当您使用<时，等于指令将是jl，它检查SF和OF是否不相同（一些特殊的标志，称为符号和溢出） -当您使用<=时，相等指令是jle，它不仅检查SF！= OF，而且检查ZF == 1（零标志）等等， 这里更多，但老实说，它甚至不是整个循环，所以...在正常情况下差异是无法测量的