MCU做死循环时，到底应该用for(;;) 还是wihile(1)

公众号新闻

2024-05-07 08:05

知乎上，有一个经典问题讨论非常火热。

一位工程师发现，国外工程师在给demo在做死循环时用的是for(;;)，而不是常用的while(1)。这仅仅是个人习惯的问题，还是有更深层次的含义？

没啥区别党：都是心理作用

大部分网友认为二者并没有什么区别，很多时候，只是心理作用，国外工程师认为while需要经过判断括号里的表达式是否非0才跳转。但经过编译器的精心优化以后，while(1)也会被优化成无条件跳转（jmp指令），所以跟for(;;)没什么区别。

有人表示，for(;;)在英语母语者那里很容易跟forever挂钩。

网友解析，也很有可能是习惯问题，其实while(1)，还是for(;;)两个语法上有啥区别，那就是for(;;) 明确就是循环，等价于goto一直跳，没有比较条件。

while不编译支持优化的前提下都需要做cmp运算设置寄存器ZF，才能jne，je指令条件跳转。而for(;;)就是明确的jmp无条件转移eip，没有jne，je条件跳转。

不过其实无所谓的，这根本不能提高任何一点代码执行的性能。因为现代编译器大多优化以后跟for(;;)的结果没得什么区别。

其实你所考虑到的一切优化手段，编译器都能帮你完成，因为编译器（尤其是开源的GCC和LLVM）是由来自全球各地的程序员共同研发并改进的，它们的优化能力远远强于你手动改进代码。

也有网友“Shuax”使用mingw编译，实地测试一番：

for版本

#include<stdio.h>int main(){  for(;;)  {    printf("for\n");  }}

生成汇编：

while版本

#include<stdio.h>int main(){  while(1)  {    printf("while\n");  }}

生成汇编：

你会发现，除了文件名不同，其余都相同。

当然，这里额外说一下，不同代码、不同编译器，以及不同优化等级，可能最终结果有所差异。

正方观点：哪有好的编译器

不过，有人跳出来反驳，现代编译器的确优化很好，二者运行起来没啥区别，但是实际在嵌入式工作中，尤其是MCU编程中，可没有那么好的编译器。

一位工程师表示，很多嵌入式设备只有专用的编译器，而过去这些编译器，尤其是嵌入式编译器没做好优化的情况下，while(1)要比for(;;)多几个语句。

因为while里面是判断啊，就会变成：

label:    ……    mov a, #1    jnz label

这种情况而for(;;)的话一般只会是jmp label。

许多人也有类似的经历，并表示，有些私有编译器连 (int)a<<0 这种都能生成非法指令，不由地怀疑配套的破芯片到底能不能受得了各种优化过的指令。

反方观点：这种代码过时了

也有工程师呼吁，不要学习这种编码风格，现在已经是2024年了，用for(;;)表示无限循环已是一种过时的风格了。

从施特劳斯特撸普博士到我国国家军用标准，均认为 for(;;) 是一种不良风格，可参见：

GJB 8114-2013 R-1-9-4：无限循环必须使用while(1)语句，禁止使用for(;;)等其他形式
CppCoreGuidelines ES.73：Prefer a while-statement to a for-statement when there is no obvious loop variable
360 safe rules: for语句没有明确的循环变量时应改用while句语

这是为什么呢？在较为严格的规范体系内，for 语句专用于实现具有明确循环次数和循环变量的迭代算法，小括号内的三个表达式应分别专注于循环变量的初始化、循环条件的判断、循环变量的增减，这样可以使循环具有清晰的静态结构，便于阅读，利于维护。如果没有明确的循环变量，则应改用 while 循环，避免对代码的维护者造成误导。

有人说for(;;)表示无条件循环，while(1)需要作条件判断，效率比for(;;)慢，有一定道理，但那都是很早以前的事情了，现在即使没有编译器优化，这种开销也不会成为效率的瓶颈，是不值得优化的，保持代码清晰的静态结构更为重要！

类似于国军标这种严格的代码审计规则，可参见：github.com/Qihoo360/safe-rules

工程师实地测试：和编译器和优化有关

公众号博主“WKJay”也在STM32F103、ARMCC5进行过测试，将两个逻辑分别运行一下（不开编译器优化），查看逻辑分析仪输出的结果。

while(1) 逻辑运行结果：

for(;;) 逻辑运行结果：

结果显示，虽然循环体完全相同，但实际运行结果来看，for(;;) 语句执行得更快（45.863ms），比 while(1)（48.643ms）快了5.7%左右。

根据他的分析，for的指令更精简，而while的指令相对更繁琐，简而言之，for抄了近道，而while弯弯绕绕。

最后，他开启了编译器的O3优化，结果，二者就几乎不存在差别了（12.505ms）：

从可读性角度来说，while(1)简单清晰，for(;;)就模糊多了。不过，对于一些比较老的专用编译器来说，可能就需要慎重考虑使用哪种形式。

对现代编译器来说，二者完全就是一回事，更何况，高主频的芯片不在乎一两条机器指令了，所以这种情况下，怎么顺眼就怎么写。

参考文献

[1] 知乎：https://www.zhihu.com/question/23043337

[2] WKJay：极致的优化，while(1) 与 for(;;) 到底谁更快？.2024.1.28.https://mp.weixin.qq.com/s/T21DLqOkqe38XuG3Z3I8SQ

[3] 嵌入式专栏：单片机代码中while(1) 和 for(;;)有什么区别？.2023.12.1.https://mp.weixin.qq.com/s/mq6sjy1CMPXHIfPpDOt-_A

[4] 嵌入式Linux：你会用while(1)还是for(;;)写循环代码？.2021.1.20.https://mp.weixin.qq.com/s/4Y2x2Xm_0rc9_DwdLgYWMA

最后，最近在做嵌入式就业零基础入门手把手教学，有兴趣的朋友加vx聊：

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来源: qq

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