迭代 const 容器时，编译器会展开“for”循环吗？

Question

在 C++11 中，我们可以在迭代容器时使用更简单的“for”循环，如下所示：

for (auto i : {1, 2, 3, 4})
    ...;

但是，我不知道此类代码的效率。具体来说：

• {1, 2, 3, 4} 的类型是什么？它是原始数组，还是转换为其他容器，例如 std::vector？
• 编译器会展开循环吗？

更新：假设我们使用-O2，并且循环中的代码只是几个操作。就我而言，我想枚举四个方向 UP DOWN LEFT RIGHT 并使用方向参数调用一个函数。我只关心程序是否可以具有最佳性能。

非常感谢！

Answer 1

{1, 2, 3, 4} 的类型是什么？

std::initializer_list将从该初始化程序构造。那是被迭代的。你甚至需要包括<initializer_list>它才能工作。

编译器会展开循环吗？

该语言不保证循环展开。您可以通过编译和检查生成的程序集，找出特定编译器是否使用特定目标 CPU 的特定选项展开特定循环。

这就是说，迭代的次数在编译时是已知的，并且因此可以为编译器展开整个循环。

假设我们使用 -O2

值得一提的是，-O2 不启用-funroll-loops。在添加该选项之前，请阅读其文档：

-funroll-loops

展开循环，其迭代次数可以在编译时或进入循环时确定。-funroll-loops 意味着 -frerun-cse-after-loop。此选项会使代码更大，并且可能会也可能不会使其运行得更快。

在这个例子中，Clang 确实展开了循环：https : //godbolt.org/z/enKzMh而 GCC 没有展开：https : //godbolt.org/z/ocfor8

Answer 2

不能保证，但编译器可以优化某些情况，因此您最终得到好的代码的可能性很高。

例如，可以完全优化掉：

#include <initializer_list>

// Type your code here, or load an example.
int sum() {
    int sum = 0;
    for (auto i : {1, 2, 3, 4}) {
        sum += i;
    }
    return sum;
}

int main() {
  return sum();
}

https://godbolt.org/z/racnKf

用 编译-O3，gcc 可以推导出计算结果为 10：

sum():
        mov     eax, 10
        ret
main:
        mov     eax, 10
        ret

在实际示例中，编译器可能无法对其进行优化，因此您必须自己验证。