Rust是否针对计算范围内的循环进行优化？

Question

作为一项练习，我正在尝试在Rust 1.3.0中进行代码的微观优化。我有一个包含嵌套循环的数组。类似于这样：

loop {
    for i in 0..arr.len() {
        // something happens here
    }
}

由于 Rust 中的数组大小固定，编译器是否会通过只计算一次 arr.len() 并重复使用该值来优化代码呢？还是说每次顶层循环都会重新评估表达式？这个问题也可以扩展到更多计算量较大且没有副作用的函数，除了arr.len()。

换句话说，上述代码是否等同于以下代码：

let arr_len = arr.len();

loop {
    for i in 0..arr_len {
        // something happens here
    }
}

- Jakub

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请注意，如果你对性能优化感兴趣，通常最好尝试使用迭代器而不是访问切片的索引，因为索引访问需要进行边界检查，会带来一些开销。在可能的情况下，请使用for v in &arr。 - undefined

Answer 1

..是范围操作符，它形成一个Range<Idx>对象（或其衍生物：RangeFrom、RangeFull或RangeTo）。这些对象只包含索引（Idx类型），所以你可以放心地知道.len()只会被计算一次。

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通常来说，检查LLVM IR是一个好主意。如果您有一个人工合成的例子，可以很容易地在playground中使用。例如example：

// A black-box prevents optimization, and its calls are easy to spot.
extern {
    fn doit(i: i32) -> ();
}

fn main() {
    let arr = [1, 2, 3, 4, 5];

    for i in 0..arr.len() {
        unsafe { doit(arr[i]); }
    }
}

产生以下函数：

; Function Attrs: uwtable
define internal void @_ZN4main20hd87dea49c835fe43laaE() unnamed_addr #1 {
entry-block:
  tail call void @doit(i32 1)
  tail call void @doit(i32 2)
  tail call void @doit(i32 3)
  tail call void @doit(i32 4)
  tail call void @doit(i32 5)
  ret void
}

在这种情况下，由于长度固定，根本没有循环：它已经展开了。

- Matthieu M.

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这基本上与我在编辑之前的回答非常相似，是针对Benjamin Lindley的评论而做出的回应。 - undefined

@JerryCoffin: 很抱歉，我没有看到你之前的回答版本 :/ - undefined

Answer 2

至少在使用arr.len()嵌套在另一个循环中进行快速检查时，似乎根本不会为调用arr.len()生成任何代码。在生成的代码中，数组的大小只是硬编码到输出中。

换句话说，我不认为您的第二个片段比第一个片段执行得更快。

- Jerry Coffin

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我认为OP指的是整个for循环体的多次执行，而你所讨论的（如果我理解错了请纠正）是for循环单次执行的迭代。换句话说，他想知道每次for循环开始时，是否会重新计算范围的边界，即使它们不能改变（因为数组长度不能改变）。请注意，他的for循环嵌套在另一个循环中。 - undefined

@BenjaminLindley 是的，那正是我想表达的意思。 - undefined