如果语句使基准测试中的代码执行速度更快，是否会触发？为什么？

Question

我最近在exercism.io上启动了Go跟踪，并很高兴优化“ n素数”计算。其实我遇到了一个有趣的事实，我无法解释。想象以下代码：

// 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的不均匀数。基准返回如下：

Running tool: /usr/bin/go test -benchmem -run=^$ -bench ^(BenchmarkNth)$

BenchmarkNth-8           100      18114825 ns/op           0 B/op          0 

如果删除永不触发的if语句，则基准测试会变慢：

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，总是获得或多或少相同的数字，我想不出为什么这两个if语句应该使执行速度更快的原因。是的，它是微优化，但我想知道：为什么？

这里是来自练习的完整练习，并带有测试用例：nth-prime

我正在使用的Go版本是manjaro i3 linux上的1.12.1 linux / amd64

Answer 1

发生了什么，当添加那些if时，可以保证编译器具有一些关于输入的断言。如果取消了这些断言，则编译器必须自己添加它。它的实现方式是在每次迭代时对其进行验证。我们可以看一下汇编代码来证明这一点。 （通过将-gcflags=-S传递到go test命令）

带有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

没有if的情况：

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

第16行，for i := 3; i*i <= n; i+=2，在原始Go代码中，两种情况下的翻译相同。但是运行每个迭代的第17行if n%i == 0会编译为更多指令，因此，CPU总共需要进行更多工作。

通过确保循环不会接收到encoding/base64值，在nil程序包中有些类似的东西。您可以在这里看看：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，您不小心对其进行了优化：）