If-else与三目运算符的区别

If-else与三目运算符的区别 (2012-12-13 23:30:26)
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杂谈

 
    某日一个同学在做算法题,(旅游背包)在OJ系统提交时超时我们在设法优化代码减少运行时间时,发现貌似If-else比三目运算?: 更快一点。于是,用VC写了一段简短的测试。同样是双重循环中执行 if-else与三目运算,计算其花费的时间。
a=100,b=50,n为测试变量
start=clock();
for(i=1;i<=n;i++)
{
    for(j=1;j<=n;j++)
    {
          if(a>b)
            temp=a;
          else
            temp=b;
    }
}
end=clock();
cout << "Time= "<

for(i=1;i<=n;i++)
{
      for(j=1;j<=n;j++)
      {
          temp=a>b?a:b;
      }
}
以下是测试结果:
time单位为 ms
n=100
If time = 0
The :? time = 0

n=1000
If time = 2
The :? time = 4

n=10,000 
If time = 253
The :? time = 360

n=50,000 
If time = 6209
The :? time = 8941

n=100,000 
If time = 24343
The :? time = 35807
  可以见到,随着n越大,两者差距越来越明显(未经多台电脑测试,仅经自己台试,神奇的是在Ubuntu下没多大差别,这问题在后面说),然后我通过反编译,查看它们的汇编代码,发现一件令我不解的神奇事。
以下分别是If-else与三目运算的汇编代码。

37:              if(a>b)
00401079  mov        ecx,dword ptr [ebp-10h]
0040107C  cmp        ecx,dword ptr [ebp-14h]
0040107F  jle        main+79h (00401089)
38:                  temp=a;
00401081  mov        edx,dword ptr [ebp-10h]
00401084  mov        dword ptr [ebp-18h],edx
39:              else
00401087  jmp        main+7Fh (0040108f)
40:                  temp=b;
00401089  mov        eax,dword ptr [ebp-14h]
0040108C  mov        dword ptr [ebp-18h],eax

51:              temp=a>b?a:b;
004010F3  mov        edx,dword ptr [ebp-10h]
004010F6  cmp        edx,dword ptr [ebp-14h]
004010F9  jle        main+0F3h (00401103)
004010FB  mov        eax,dword ptr [ebp-10h]
004010FE  mov        dword ptr [ebp-24h],eax
00401101  jmp        main+0F9h (00401109)
00401103  mov        ecx,dword ptr [ebp-14h]
00401106  mov        dword ptr [ebp-24h],ecx
00401109  mov        edx,dword ptr [ebp-24h]
0040110C  mov        dword ptr [ebp-18h],edx

  可见后者比前者多了两条指令。
  If-else无论在何种情况下(在if中或者else中),都是通过先将需要赋的变量值传给寄存器然后再通过寄存器赋值给temp变量。即
  mov edx,b; mov temp,edx ;
  然而,对于三目运算,它其中一步却增加多了一个临时变量。 
  mov ecx,b;mov NEWTEMP,ecx;
  mov edx,NEWTEMP;mov temp;edx;
 
  以下是一个同学给我的答案(他从编译原理课上学的):
  因为三目运算是先运算,再赋值!
  例如: 
      temp = a > b ? a : b ;
      a > b ? a : b 是运算,  temp = (a > b ? a : b )是赋值。
      所以在三目的汇编里面  a,b,temp地址 为10h,14h 18h  无论a>b的结果怎样,都有先将它后              面的结果保存在地址为  24h 的中间变量里面 ,然后再 赋值给地址为 18h 的temp变量中!
             
    而 if 语句是直接赋值 ,不存在运算,所以快了一点。


然后根据这原理,可以知道 ++i 比 i++ 快, x+=y 比 x=x+y 快。
不过,我们写程序的时候可以忽略它们,因为这种东西,编译器已经帮我们优化了!!!
所以不管你写 i++ 还是 ++i ,它都是一样的,以下是证明。
00401048  mov        dword ptr [ebp-4],1
32:
33:      ++i;
0040104F  mov        eax,dword ptr [ebp-4]
00401052  add        eax,1
00401055  mov        dword ptr [ebp-4],eax
34:
35:      i++;
00401058  mov        ecx,dword ptr [ebp-4]
0040105B  add        ecx,1
0040105E  mov        dword ptr [ebp-4],ecx

  可是为什么VC没有优化这个三目运算?把它改成if形式?
  回到上面遗留的问题,为何Ubuntu下运行没区别?----> 或许Ubuntu下的编译器把它优化了
  之前在百度找了一下答案,说是如果将三目赋的值变为常量,这样的话执行起来无需要像if-else那样跳转,利于CPU执行。(这涉及到硬件,我不懂,也没兴趣继续刨根问底了~这问题,到此结束吧。)

以下是常量的汇编代码。 确实没有跳转指令  将1:0换成其他数字,经测试也是没有,虽然指令会多了几条。
38:      z=x>y?1:0;
0040106E  mov        ecx,dword ptr [ebp-8]
00401071  xor        edx,edx
00401073  cmp        ecx,dword ptr [ebp-0Ch]
00401076  setg        dl
00401079  mov        dword ptr [ebp-4],edx

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