Unity中两个阶乘计算算法为何性能差异巨大？

先明确两段代码的核心运行差异：

1. 循环迭代次数差距巨大 #

Calc的循环步长是i += 4，当n=2000000000时，循环仅执行 5亿次；而Calc_2的步长是i++，循环要执行 近20亿次——前者的循环次数只有后者的1/4，这是性能差距的核心基础。

2. 指令级并行（ILP）的效率提升 #

现代CPU支持指令级并行，能在单个时钟周期内同时执行多条无依赖的指令。Calc每次循环里的4条乘法操作：

fact *= i;
fact1 *= i+1;
fact2 *= i+2;
fact3 *= i+3;

彼此完全独立（每个变量的更新只依赖自身和当前i值，互相没有数据关联），CPU可以把这4个乘法并行执行，相当于单次循环完成了4次计算。而Calc_2每次循环只有1条乘法指令，完全无法利用这种并行优化。

3. 整数溢出的隐性无关性 #

需要注意：int类型的最大值是2147483647，13的阶乘就已经超过这个值，所以两段代码在循环到i=13之后，所有乘法都是在处理溢出后的无效值，但CPU执行溢出乘法的速度和正常乘法一致——这一点不影响两者的性能差异对比，Calc依然因为循环次数少+并行执行更快。

额外说明：功能并不完全等价 #

虽然看起来都是计算阶乘，但两段代码的实际结果毫无意义（溢出导致）；即使不考虑溢出，Calc是把(n-1)!拆成4个部分的乘积，当n不是4的倍数时，Calc还会少计算最后几个数的乘积——不过这和性能差异的分析无关。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者happy_ending