Deswegen musst du Codeteile, die du messen möchtest mehrfach ausführen und die Zeit über die gesamte Ausführung messen.

Wie das mit dem Zeitverhalten zwischen for- und while-Schleife aussieht, weiß ich nicht. Aber deine gemessenen 60% Unterschied zweifle ich sehr stark an.

Was auch ganz wichtig ist: Wenn du - zum Beispiel mit dem VC++ - im Debug-Modus misst und dann mal mit dem Release-Modus, wirst du auch Zeitunterschiede feststellen.

Die Genauigkeit ist rund um 10ms. Windows ist kein Echtzeit-OS.
Hab mal mit 10000mal Sleep(10) getestet, gibt etwas zwischen 10.3 und 10.8 ms.
Solltest auch drauf achten, dass ncht zuviel andere Prozesse laufen, um die Ergebnisse einigermassen genau vergleichen zu können

Aus while und for generiert der Compiler mit Optimierung an (/O2 oder /Ox) wohl ähnlichen Code. Wenn du im Debug misst, gibts schon unterschiede, aber im release mode sollten die minim sein.

Ansonsten gibts noch Profiler, wie CodeAnalyst von AMD. (Ist gratis, man muss sich aber registrieren per eMail).
Die zeigen Dir dann auf, wo wieviel Zeit verbraucht wird.

Einmal lasse ich die For- und die While-Schleife einfach bis 50 mio zählen.
Dazu braucht die For-Schleife ~180 ms und die While-Schleife ~200 ms.

Dann lasse ich die For-und die While-Schleife 100 mio mal den Zähler quadrieren und an eine Variable übergeben.
Dazu braucht dann die For-Schleife 406ms und die While-Schleife 236ms (also doch nicht 60%, aber trotzdem ein ziemlich großer Unterschied.

Edit:
Ich hab auch schon festgestellt, dass for Schleifen ziemlich langsam sind im Debug Modus. Ist aber praktisch null im Release mit /Ox (VC++2k5).

Die For-Schleife ist etwas schneller beim zählen (~10%).

Die While-Schleife ist etwas schneller bei sonstigen berechnungen (nur ein paar Prozent).

#include <time.h>
#include <iostream>
#include <math.h>

using namespace std;

void sleep(unsigned int mseconds)
{
    clock_t goal = mseconds + clock();
    while (goal > clock());
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    clock_t start, stop;
    int z = 0, i = 0;
    double l, k;

    sleep(1000);

    start = clock();
    for( z = 1; z <= 50000000; z += 1);
    stop = clock();
    cout << "Dauer der For-Schleife (Zaehlen): " << (stop - start) << endl;

    start = clock();
    while(i <= 50000000)
    {
      i += 1;
    }
    stop = clock();
    cout << "Dauer der While-Schleife (Zaehlen): " << (stop - start) << endl;

    i = 0;
    start = clock();
    for( z = 1; z <= 100000000; z += 1)
    {
      k = (z*z);
    }
    stop = clock();
    cout << "Dauer der For-Schleife (Quadrieren): " << (stop - start) << endl;

    start = clock();
    while(i <= 100000000)
    {
      i += 1;
      l = (i*i);
    }
    stop = clock();
    cout << "Dauer der While-Schleife (Quadrieren): " << (stop - start) << endl;

    i = 0;
    start = clock();
    for( z = 1; z <= 10000000; z += 1)
    {
      k = pow(z, 0.5);
    }
    stop = clock();
    cout << "Dauer der For-Schleife (Math-Fkt): " << (stop - start) << endl;

    start = clock();
    while(i <= 10000000)
    {
      i += 1;
      l = pow(i, 0.5);
    }
    stop = clock();
    cout << "Dauer der While-Schleife (Math-Fkt): " << (stop - start) << endl;

    sleep(5000);

}