什麼是迴圈展開？
迴圈展開，英文中稱loop unwinding或loop unrolling，是一種犧牲程式的尺寸來加快程式的執行速度的優化方法。可以由程式設計師完成，也可由編譯器自動優化完成。迴圈展開最常用來降低迴圈開銷，為具有多個功能單元的處理器提供指令級並行。也有利於指令流水線的排程。
迴圈展開對程式效能的影響
#include #include int main() auto end = std::chrono::system_clock::now(); std::chrono::duration dura = end - start; std::cout <類似於上面的這段**是我們平常工作中經常見到的，函式目的就是求得1+2+……+9998+9999的累加和，每次迴圈把i累加到sum變數上，迴圈次數一共10000次。**執行結果如下：
可以看出**執行耗時0.0000279秒。下面我們將迴圈展開一次，即把上述**中的迴圈改為如下**：
for(int i = 0;i < count;i += 2)即每次迴圈將i和i+1一起累加到sum變數上，這樣可以把迴圈次數從10000次降低到5000次，由於cpu的高度流水線化，連續兩個加法指令增加耗時很低，所以此版本**可以一定程度上提高程式執行速度，執行結果如下：
**執行耗時0.0000159秒，相較於未優化**速度快了將近一倍。當然，我們可以繼續增加迴圈展開次數以進一步提高程式執行速度，但是這個增加迴圈展開次數也是有限度的，當達到了cpu的最高吞吐量之後，繼續增加迴圈展開次數是沒有意義的。
上述迴圈展開後的**依然有進一步優化的空間，那就是消除連續指令的相關性，以達到指令級並行，我們可以看到迴圈展開後的**，迴圈體中有兩條語句：sum += i 和 sum += i+1，第二條語句sum += i+1依賴於第一條命來sum += i的執行結果，所以這兩條語句只能依次執行，限制了cpu進一步提高效能的可能。如果我們將迴圈體改為如下**：
int sum1=0,sum2=0;for(int i=0;i < count;i+=2)sum = sum1 + sum2;我們新建了兩個變數sum1和sum2用於儲存迴圈展開時兩個累加語句的累加結果，最後在迴圈體外將兩部分結果相加得到最終結果。該**中兩個累加語句之間是互不相關的，所以cpu可以並行執行這兩條指令，以達到效能的進一步提高。下面是執行結果：
**執行耗時0.0000073秒，相較於只進行迴圈展開的**速度又快了將近一倍。
總結
由上面三段**的執行速度對比可以看出，迴圈展開對程式效能有著很重要的影響，可以減少分支**錯誤次數，增加取消資料相關進一步利用並行執行提高速度的機會。但是，並不建議大家進行手動的迴圈展開，在**中進行迴圈展開會導致程式的可讀性下降，**膨脹。為了直觀感受迴圈展開對效能的影響，上述**執行結果均是在不開編譯器優化的情況下進行的測試，其實在我們開啟了編譯器優化的時候，編譯器會自動對我們的迴圈**進行迴圈展開，讓我們可以在保持了**可讀性的同時，又能享受到迴圈展開對我們程式效能的提高。
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