「这是我参与11月更文挑战的第5天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战」

前言

开发过程中，我们有可能会写段循环语句来执行一段代码，完成一个功能点。运行没问题看到结果后，一切万事大吉，功能完成了就可以了。但对于这段代码背后是如何执行的，很少有人愿意去深究，除非涉及到一些性能问题，不得不改进循环时才会去真正的探究本质。其实对于我们写的循环语句，编译器有可能帮助我们做了一定程度上的优化。这种优化的技术，就叫做Loop Unrolling 。

Loop Unrolling （循环展开）

循环展开，是一种牺牲程序的大小来加快程序执行速度的优化方法。可以由程序员完成，也可由编译器自动优化完成。循环展开最常用来降低循环开销，为具有多个功能单元的处理器提供指令级并行。也有利于指令流水线的调度。

本文主要探讨编译器对于Loop Unrolling优化问题。

有如下代码：

int loop(int i) {
    for(;i<10;i++);
    return i;
}
复制代码

对于聪明的人类来说，看一下逻辑就可以得到结果，如果参数i小于等于10，则返回10；否则返回i（即一次比较就知道结果）。

但对于编译器来说，在编译代码时会有自己的一套规则。当编辑优化参数设置为-o0时，编译器会按部就班的来执行代码逻辑。

即会按照流程执行for语句，然后再返回结果。如下是汇编结果，

可以看到将值与9比较然后决定是返回循环还是结束循环。

那有没有聪明一点的做法呢？答案是肯定的，在编译器优化选项中设置-o2,编译器会对函数做优化，执行Loop Unrolling,函数会被优化成一条简单的if指令，如下是汇编结果，

可以看到，直接跟10比较来返回结果。

编译器将一个循环转变为不需要循环的过程，这个过程就叫做Loop Unrolling。

有关汇编指令的问题可以去简单的复习一下汇编。

总结

Loop Unrolling 有助于提升App的性能，但也有相应的缺点。它的优缺点如下：

• 优点

  • 分支预测失败减少。

  • 如果循环結構内语句没有数据相关，增加了并发执行的机会。

  • 可以在执行时动态循环展开。这种情况在编译时也不可能掌握。

• 缺点

  • 代码膨胀

  • 代码可读性降低，除非是编译器透明执行循环展开。

  • 循环結構内包含递归可能会降低循环展开的效益。