Почему мой более сложный цикл C быстрее?

Я смотрю на производительность memchr -подобных функций и сделал интересное наблюдение.

Это check.c с тремя реализациями, чтобы найти смещение символа \n в строке:

#include <stdlib.h>

size_t mem1(const char *s)
{
  const char *p = s;
  while (1)
  {
    const char x = *p;
    if (x == '\n') return (p - s);
    p++;
  }
}

size_t mem2(const char *s)
{
  const char *p = s;
  while (1)
  {
    const char x = *p;
    if (x <= '$' && (x == '\n' || x == '\0')) return (p - s);
    p++;
  }
}

size_t mem3(const char *s)
{
  const char *p = s;
  while (1)
  {
    const char x = *p;
    if (x == '\n' || x == '\0') return (p - s);
    p++;
  }
}

size_t mem4(const char *s)
{
  const char *p = s;
  while (1)
  {
    const char x = *p;
    if (x <= '$' && (x == '\n')) return (p - s);
    p++;
  }
}

Я запускаю эти функции в строке байтов, которая может быть описана выражением Haskell (concat $ replicate 10000 "abcd") ++ "\n" ++ "hello" - это 10000 раз asdf, затем новая строка для поиска, а затем hello. Конечно, все 3 реализации возвращают одинаковое смещение: 40000, как ожидалось.

Интересно, что при компиляции с gcc -O2 время выполнения этой строки:

• mem1: 16 us
• mem2: 12 us
• mem3: 25 us
• mem4: 16 us

(Я использую библиотеку criterion для измерения этих времен с статистической точностью.)

Я не могу объяснить это самому себе. Почему mem2 намного быстрее, чем два других?

-

Сборка, созданная с помощью gcc -S -O2 -o check.asm check.c:

mem1:
.LFB14:
  cmpb  $10, (%rdi)
  movq  %rdi, %rax
  je  .L9
.L6:
  addq  $1, %rax
  cmpb  $10, (%rax)
  jne .L6
  subq  %rdi, %rax
  ret
.L9:
  xorl  %eax, %eax
  ret


mem2:
.LFB15:
  movq  %rdi, %rax
  jmp .L13
.L19:
  cmpb  $10, %dl
  je  .L14
.L11:
  addq  $1, %rax
.L13:
  movzbl  (%rax), %edx
  cmpb  $36, %dl
  jg  .L11
  testb %dl, %dl
  jne .L19
.L14:
  subq  %rdi, %rax
  ret


mem3:
.LFB16:
  movzbl  (%rdi), %edx
  testb %dl, %dl
  je  .L26
  cmpb  $10, %dl
  movq  %rdi, %rax
  jne .L27
  jmp .L26
.L30:
  cmpb  $10, %dl
  je  .L23
.L27:
  addq  $1, %rax
  movzbl  (%rax), %edx
  testb %dl, %dl
  jne .L30
.L23:
  subq  %rdi, %rax
  ret
.L26:
  xorl  %eax, %eax
  ret


mem4:
.LFB17:
  cmpb  $10, (%rdi)
  movq  %rdi, %rax
  je  .L38
.L36:
  addq  $1, %rax
  cmpb  $10, (%rax)
  jne .L36
  subq  %rdi, %rax
  ret
.L38:
  xorl  %eax, %eax
  ret

Любое объяснение очень ценится!