为什么在包含范围上的迭代会在Rust中生成更长的程序集? [英] Why does iteration over an inclusive range generate longer assembly in Rust?
本文介绍了为什么在包含范围上的迭代会在Rust中生成更长的程序集?的处理方法,对大家解决问题具有一定的参考价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习吧!
问题描述
这两个循环在C++和Rust中是等效的:
#include <cstdint>
uint64_t sum1(uint64_t n) {
uint64_t sum = 0;
for (uint64_t j = 0; j <= n; ++j) {
sum += 1;
}
return sum;
}
pub fn sum1(num: u64) -> u64 {
let mut sum: u64 = 0;
for j in 0u64..=num {
sum += 1;
}
return sum;
}
但是,C++版本会生成一个非常简洁的程序集:
sum1(unsigned long): # @sum1(unsigned long)
xor eax, eax
.LBB0_1: # =>This Inner Loop Header: Depth=1
add rax, 1
cmp rax, rdi
jbe .LBB0_1
ret
虽然Rust的版本很长,循环中有两个检查,而不是一个:
example::sum1:
xor eax, eax
xor ecx, ecx
.LBB0_1:
mov rdx, rcx
cmp rcx, rdi
adc rcx, 0
add rax, 1
cmp rdx, rdi
jae .LBB0_3
cmp rcx, rdi
jbe .LBB0_1
.LBB0_3:
ret
始祖:https://godbolt.org/z/xYW94qxjK
Rust本质上试图阻止C++无忧无虑的是什么?
推荐答案
迭代器状态中溢出。
当给定足够大的输入时,C++版本将永远循环:
#include <cstdint>
[[gnu::noinline]]
std::uint64_t sum1(std::uint64_t n) {
std::uint64_t sum = 0;
for (std::uint64_t j = 0; j <= n; ++j) {
sum += 1;
}
return sum;
}
#include <iostream>
int main() {
std::cout << sum1(UINT64_C(0xffffffff'ffffffff)) << std::endl;
return 0;
}
这是因为当循环计数器j
最终达到0xffffffff'ffffffff
时,递增到0,这意味着循环不变量j <= n
始终满足,循环永远不会退出。
0xffffffff'ffffffff
infamously调用sum1
会触发未定义的行为,虽然不是因为溢出本身,而是因为没有外部可见副作用的无限循环是UB([intro.progress]/1)。这就是我对函数应用[[gnu::noinline]]
属性的原因,以防止编译器在优化过程中利用该属性。
另一方面,Rust版本不仅定义完美,而且迭代次数与范围的基数完全相同:
use std::num::Wrapping;
fn sum1(num: u64) -> u64 {
let mut sum = Wrapping(0);
for _ in 0..=num {
sum += Wrapping(1);
}
return sum.0;
}
fn main() {
println!("{}", sum1(0xffffffff_ffffffff));
}
上述程序(稍作修改以避免陷入与总和相关的调试和发布模式差异中)将在恰好18446744073709551616次迭代后终止并打印0;Rust版本小心地维护迭代器状态,以便迭代器中不会发生溢出。
这篇关于为什么在包含范围上的迭代会在Rust中生成更长的程序集?的文章就介绍到这了,希望我们推荐的答案对大家有所帮助,也希望大家多多支持IT屋!
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