为什么编译器优化不生成 1..N 整数之和的循环？

Question

为了更好地理解编译器，特别是汇编语言，我一直在尝试一段简单的代码，其中N计算第一个数字的总和，这应该导致N(N+1)/2or N(N-1)/2。

正如代码所示，有两个函数：

#include <cstdint>


// Once compiled with optimization, the generated assembly has a loop

uint64_t sum1( uint64_t n ) {  
    uint64_t sum = 0;
    for ( uint64_t j=0; j<=n; ++j ) {
        sum += j;
    }
    return sum;
}

// Once compiled with optimization, the generated assembly of the following has no loop

uint64_t sum2( uint64_t n ) {  
    uint64_t sum = 0;
    for ( uint64_t j=0; j<n; ++j ) {
        sum += j;
    }
    return sum;
}

在第一个函数中，我从O 循环到 N ie j<=n，在第二个函数中，我从O 循环到 N-1 ie j<n。

我的理解/观察：

• 对于第一个函数，sum1生成的程序集有一个循环，而对于第二个函数，sum2程序集没有显示循环。但是，一旦我删除了编译器优化-O3，即，您终于可以看到汇编中第二个函数的循环。

• 要查看经过编译器优化生成的程序集，请参阅此Optimized。

• 要查看生成的未经编译器优化的程序集，请参阅此非优化的.

• 编译器是x86-64 clang

问题：为什么编译器优化不显示程序集中的其他循环？

Answer 1

这是因为你的编译器非常非常聪明，它知道从 0 到 n 的所有值的总和可以用一个简单的数学公式来计算，而不是循环。

然而，您的 C++ 编译器还发现这个数学公式不能在该<=版本中使用，因为对于某些输入值，会触发错误，从而导致无限循环，因此所有的赌注都会被取消，并且编译器会完全按照给定的方式编译代码。