ループ内で変数を宣言するためのオーバーヘッドはありますか？（C ++）

次のようなことをすると、速度や効率が低下するのではないかと思っています。

int i = 0;
while(i < 100)
{
    int var = 4;
    i++;
}

これはint var100回宣言します。あるように思えますが、よくわかりません。代わりにこれを行う方がより実用的/高速でしょうか？

int i = 0;
int var;
while(i < 100)
{
    var = 4;
    i++;
}

それとも、速度的にも効率的にも同じですか？

ローカル変数のスタックスペースは通常、関数スコープで割り当てられます。したがって、スタックポインタの調整はループ内では発生せず、4をに割り当てるだけvarです。したがって、これら2つのスニペットのオーバーヘッドは同じです。

プリミティブ型とPOD型の場合、違いはありません。コンパイラーは、関数の先頭で変数にスタックスペースを割り当て、どちらの場合も関数が戻ったときに変数の割り当てを解除します。

自明でないコンストラクターを持つ非PODクラスタイプの場合、違いが生じます。その場合、変数をループの外側に配置すると、コンストラクターとデストラクタが1回だけ呼び出され、代入演算子が反復ごとに呼び出されますが、ループは、ループが繰り返されるたびにコンストラクタとデストラクタを呼び出します。クラスのコンストラクタ、デストラクタ、および代入演算子の動作に応じて、これが望ましい場合と望ましくない場合があります。

これらは両方とも同じであり、コンパイラーの機能を確認することで、次のように確認できます（最適化を高く設定しなくても）。

コンパイラ（gcc 4.0）が単純な例に対して何をするかを見てください。

1.c：

main(){ int var; while(int i < 100) { var = 4; } }

gcc -S 1.c

1.s：

_main:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    subl    $24, %esp
    movl    $0, -16(%ebp)
    jmp L2
L3:
    movl    $4, -12(%ebp)
L2:
    cmpl    $99, -16(%ebp)
    jle L3
    leave
    ret

2.c

main() { while(int i < 100) { int var = 4; } }

gcc -S 2.c

2.s：

_main:
        pushl   %ebp
        movl    %esp, %ebp
        subl    $24, %esp
        movl    $0, -16(%ebp)
        jmp     L2
L3:
        movl    $4, -12(%ebp)
L2:
        cmpl    $99, -16(%ebp)
        jle     L3
        leave
        ret

これらから、2つのことがわかります。1つは、コードが両方で同じであるということです。

次に、varのストレージがループの外側に割り当てられます。

         subl    $24, %esp

そして最後に、ループ内の唯一のものは、割り当てと条件のチェックです。

L3:
        movl    $4, -12(%ebp)
L2:
        cmpl    $99, -16(%ebp)
        jle     L3

これは、ループを完全に削除せずにできる限り効率的です。

最近では、コンパイラーがコードをより適切に最適化（変数スコープを縮小）できるため、定数でない限り、ループ内で宣言することをお勧めします。

編集：この答えは現在ほとんど時代遅れです。ポストクラシックコンパイラの台頭により、コンパイラがそれを理解できないケースはまれになっています。私はまだそれらを構築することができますが、ほとんどの人は構築を悪いコードとして分類します。

最新のコンパイラのほとんどは、これを最適化します。そうは言っても、私はあなたの最初の例をもっと読みやすいと思うので使用します。

組み込み型の場合、2つのスタイルの間に違いはない可能性があります（おそらく、生成されたコードに至るまで）。

ただし、変数が重要なコンストラクタ/デストラクタを持つクラスである場合、実行時コストに大きな違いが生じる可能性があります。私は通常、変数をループの内側にスコープします（スコープをできるだけ小さく保つため）が、それがパフォーマンスに影響を与えることが判明した場合は、クラス変数をループのスコープの外側に移動することを検討します。ただし、これを行うには、odeパスのセマンティクスが変更される可能性があるため、追加の分析が必要です。したがって、これは、セマンティクスで許可されている場合にのみ実行できます。

RAIIクラスはこの動作を必要とする場合があります。たとえば、ファイルアクセスの有効期間を管理するクラスは、ファイルアクセスを適切に管理するために、ループの反復ごとに作成および破棄する必要がある場合があります。

LockMgr構築時にクリティカルセクションを取得し、破棄すると解放するクラスがあるとします。

while (i< 100) {
    LockMgr lock( myCriticalSection); // acquires a critical section at start of
                                      //    each loop iteration

    // do stuff...

}   // critical section is released at end of each loop iteration

とはかなり異なります：

LockMgr lock( myCriticalSection);
while (i< 100) {

    // do stuff...

}

両方のループの効率は同じです。どちらも無限の時間がかかります:)ループ内でiをインクリメントすることをお勧めします。

私はかつていくつかのパフォーマンステストを実行しましたが、驚いたことに、ケース1の方が実際に高速であることがわかりました。これは、ループ内で変数を宣言するとスコープが縮小されるため、早く解放されるためだと思います。しかし、それはかなり昔のことで、非常に古いコンパイラでした。最新のコンパイラーは違いを最適化するためのより良い仕事をしていると確信していますが、それでも変数スコープをできるだけ短くしておくことは害にはなりません。

#include <stdio.h>
int main()
{
    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        int test;
        if(i == 0)
            test = 100;
        printf("%d\n", test);
    }
}

上記のコードは常に100を10回出力します。つまり、ループ内のローカル変数は、関数呼び出しごとに1回だけ割り当てられます。

確実にする唯一の方法は、それらの時間を計ることです。ただし、違いがある場合は微視的であるため、非常に大きなタイミングループが必要になります。

さらに重要なことに、最初のものは変数varを初期化するのでより良いスタイルですが、もう1つは初期化されないままにします。これと、変数を使用場所にできるだけ近いものとして定義する必要があるというガイドラインは、通常、最初の形式が優先されることを意味します。

変数が2つしかない場合、コンパイラーは両方にレジスターを割り当てる可能性があります。これらのレジスタはとにかくそこにあるので、これは時間がかかりません。いずれの場合も、2つのレジスタ書き込み命令と1つのレジスタ読み取り命令があります。

私は、ほとんどの答えが考慮すべき主要なポイントを欠いていると思います。それは「それは明確ですか」そして明らかにすべての議論によって事実です。いいえそうではありません。ほとんどのループコードでは、効率はほとんど問題にならないことをお勧めします（火星着陸船を計算しない限り）。したがって、実際に唯一の問題は、何がより賢明で読みやすく、保守しやすいように見えるかです。この場合、宣言することをお勧めします。ループの前と外側の変数-これは単にそれをより明確にします。そうすれば、あなたや私のような人々は、それが有効かどうかをオンラインでチェックする時間を無駄にすることさえしません。

それは真実ではありませんが、オーバーヘッドはありますが、無視できるオーバーヘッドがあります。

おそらくそれらはスタック上の同じ場所に配置されるでしょうが、それでも割り当てられます。そのintのスタック上のメモリ位置を割り当て、}の終わりにそれを解放します。ヒープフリーの意味ではなく、sp（スタックポインタ）を1だけ移動します。ローカル変数が1つしかないことを考えると、fp（フレームポインタ）とspを単純に等しくします。

簡単な答えは次のようになります。どちらの方法でもほとんど同じように機能することを気にしないでください。

しかし、スタックがどのように編成されているかについてもっと読んでみてください。私の学部はそれについてかなり良い講義をしました。もっと読みたい場合はここをチェックして くださいhttp://www.cs.utk.edu/~plank/plank/classes/cs360/360/notes/Assembler1/lecture.html