为什么空的无限循环会占用整个CPU？

Question

我在C ++中运行一个简单的无限循环：

int main() {
  for (;;) {}
}

当我编译并运行它时，程序占用了我的CPU的100％。为什么会这样？我正在使用Macbook Pro上的g ++ 4.7。

- Jeffrey

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你理解这个程序的作用吗？ - tenfour

你期望什么？ - Blorgbeard

你以最高优化级别编译了吗？事实上，GCC可以将无限循环转换为有限循环，但除非你告诉它这样做，否则它不会这样做。（此外，我认为这可能是特定于G++的。你的代码在C中也是有效的，但是如果我没记错，C没有明确的无限循环规则） - MSalters

Answer 1

CPU会尽可能快地运行它们被赋予的代码。如果没有其他有趣的事情发生，操作系统将尽可能多地将CPU时间分配给想要它的进程。如果同时运行两个此类进程，它们将各自获得大约50%的CPU时间。 （请注意，如果您有多个核心（几乎所有现代CPU都是如此），则用于描述CPU使用情况的术语会变得有些模糊。如果您有一个四核系统，则上面的循环将占用一个核心的100％，或者总体上占用25％。）

不进行I/O（或以其他方式等待任何外部事件）的计算密集型程序都会以同样的方式表现。

- Greg Hewgill

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谢谢！我本以为CPU不会浪费时间运行这么简单的程序（没有内存分配、计算等），但看来我错了！ - Jeffrey

CPU会严格按照你的指令执行，不多也不少。 :) - Greg Hewgill

如果CPU足够智能，能够不执行没有副作用的代码，那么你将解决停机问题。 - Raymond Chen

Answer 2

如果您快速查看装配，您会看到：

.L2:
    jmp     .L2
    .cfi_endproc

因此编译器生成了一条跳转指令。 CPU只是按照指令执行：跳来跳去。 你可能会问为什么编译器会生成这段代码。

复现：

gcc -S test.c -o test.s; more test.s

- NickV