如果语句使基准测试中的代码执行速度更快，则从未触发?为什么

Question

我最近在 exercism.io 上开始了Go赛道，并乐于优化"nth-prime"计算。实际上，我遇到了一个我无法解释的有趣事实。想象一下以下代码：

// Package prime provides ...
package prime
// Nth function checks for the prime number on position n
func Nth(n int) (int, bool) {
        if n <= 0 {
            return 0, false
        }
        if (n == 1) {
            return 2, true
        }
        currentNumber := 1
        primeCounter := 1
        for n > primeCounter {
            currentNumber+=2
            if isPrime(currentNumber) {
                primeCounter++
            }
        }
        return currentNumber, primeCounter==n
}
// isPrime function checks if a number 
// is a prime number
func isPrime(n int) bool {
    //useless because never triggered but makes it faster??
    if n < 2 {
        println("n < 2")
        return false
    }
    //useless because never triggered but makes it faster??
    if n%2 == 0 {
        println("n%2")
        return n==2
    }
    for i := 3; i*i <= n; i+=2 {
        if n%i == 0 {
            return false
        }
    }
    return true
}

在私有函数isPrime中，我有两个从未触发的初始 if 语句，因为我只给出大于 2 的不偶数。基准返回以下内容：

Running tool: /usr/bin/go test -benchmem -run=^$ -bench ^(BenchmarkNth)$
BenchmarkNth-8           100      18114825 ns/op           0 B/op          0 

如果我删除从未触发的 if 语句，基准测试会变慢：

Running tool: /usr/bin/go test -benchmem -run=^$ -bench ^(BenchmarkNth)$
BenchmarkNth-8            50      21880749 ns/op           0 B/op          0

我已经多次运行基准测试来回更改代码，总是或多或少得到相同的数字，我想不出为什么这两个 if 语句应该使执行速度更快。是的，这是微优化，但我想知道：为什么？

以下是使用测试用例进行练习的整个练习：第 n 个素数

我正在使用的Go版本是Manjaro i3 Linux上的1.12.1 Linux/amd64

Answer 1

发生的情况是，当添加这些 if 时，编译器会保证对输入的一些断言。如果取消了这些断言，编译器必须自己添加它。它的方式是在每次迭代中对其进行验证。我们可以看看汇编代码来证明这一点。(通过将-gcflags=-S传递给 go test 命令(

使用if的：

0x004b 00075 (func.go:16)  JMP     81
0x004d 00077 (func.go:16)  LEAQ    2(BX), AX
0x0051 00081 (func.go:16)  MOVQ    AX, DX
0x0054 00084 (func.go:16)  IMULQ   AX, AX
0x0058 00088 (func.go:16)  CMPQ    AX, CX
0x005b 00091 (func.go:16)  JGT     133
0x005d 00093 (func.go:17)  TESTQ   DX, DX
0x0060 00096 (func.go:17)  JEQ     257
0x0066 00102 (func.go:17)  MOVQ    CX, AX
0x0069 00105 (func.go:17)  MOVQ    DX, BX
0x006c 00108 (func.go:17)  CQO
0x006e 00110 (func.go:17)  IDIVQ   BX
0x0071 00113 (func.go:17)  TESTQ   DX, DX
0x0074 00116 (func.go:17)  JNE     77

如果没有 if：

0x0016 00022 (func.go:16)  JMP     28
0x0018 00024 (func.go:16)  LEAQ    2(BX), AX
0x001c 00028 (func.go:16)  MOVQ    AX, DX
0x001f 00031 (func.go:16)  IMULQ   AX, AX
0x0023 00035 (func.go:16)  CMPQ    AX, CX
0x0026 00038 (func.go:16)  JGT     88
0x0028 00040 (func.go:17)  TESTQ   DX, DX
0x002b 00043 (func.go:17)  JEQ     102
0x002d 00045 (func.go:17)  MOVQ    CX, AX
0x0030 00048 (func.go:17)  MOVQ    DX, BX
0x0033 00051 (func.go:17)  CMPQ    BX, $-1
0x0037 00055 (func.go:17)  JEQ     64
0x0039 00057 (func.go:17)  CQO
0x003b 00059 (func.go:17)  IDIVQ   BX
0x003e 00062 (func.go:17)  JMP     69
0x0040 00064 func.go:17)  NEGQ    AX
0x0043 00067 (func.go:17)  XORL    DX, DX
0x0045 00069 (func.go:17)  TESTQ   DX, DX
0x0048 00072 (func.go:17)  JNE     24

汇编代码中的第 51 行 0x0033 00051 (func.go:17) CMPQ BX, $-1 是罪魁祸首。

第 16 行，for i := 3; i*i <= n; i+=2 ，在原始 Go 代码中，两种情况的翻译相同。但是运行每次迭代的第 17 行if n%i == 0编译为更多指令，因此总共为 CPU 做了更多的工作。

在encoding/base64包中类似的东西，通过确保循环不会收到nil值。你可以看看这里：https://go-review.googlesource.com/c/go/+/151158/3/src/encoding/base64/base64.go此检查是有意添加的。在您的情况下，您不小心优化了它:)