c言語の処理時間の違いについて

Question

下記のプログラムでmain関数でf1関数を呼び出した場合とf2関数を呼び出した場合に、処理時間に差がある理由を教えてください。

プログラム
void f1(int n) {
int i, j;

for (i = 0; i < n; ++i)
    for (j = 0; j < n; ++j)
        ;

}

void f2(int n) {
int i, j;

for (i = n; i > 0; --i)
    for (j = n; j > 0; --j)
        ;

}

int main(int argc, char *argv[]) {
f1(100000);
// f2(100000);

return 0;

}

Comments

[y_waiwai]

どう差があるんでしょう
具体的な情報を提示しましょう

[miyakkatto0]

回答ありがとうございます。
プログラムを実行し、timeを用いた結果
f1の場合
real 0m22.941s
user 0m22.875s
sys 0m0.000s
f2の場合
real 0m15.747s
user 0m15.734s
sys 0m0.000s
になりました。
f1とf2で同じことをしてると思ったのですが、上記のように差がでる理由を教えてください。

Answer 1

forのループ条件の比較に違いがあります
０との比較は１命令（最短の命令）で済みますが、nとの比較は、レジスタにｎを入れてからレジスタ相互の比較という命令となるため、それだけ実行時間がかかってしまいますね

Comments

[miyakkatto0]

ありがとうございます。

[y_waiwai]

こういうコードの場合は、最適化などを効かせると実行時間の差がなくなったりします。
ループ変数の参照が行われないループの場合、ｆ１のコードであっても、最適化で、f２のループにしてしまったりします

Answer 2

まあ、CPUが何か、コンパイラが何か、またコンパイラの最適化のレベルなどによって変わってくると思いますが…

f1のほうは、ループの条件判定でjとnという変数を比較しているので、まず比較の演算が必要ですし、2つの変数をもしかしたらメモリからレジスタにロードする時間がかかるかも知れませんが、f2のほうは片方が定数なのでロード時間はf1より短く済むかもしれないことや、jが0になった時点でループを終了すれば良いということから、CPUによっては比較演算すら必要ないかもしれません。