最近的 C++ 编译器会自动检测重复的数学运算吗？

Question

假设我有以下代码：

const int n = fun1();
const double x = fun2();
for(int i=0; i < n; i++) {
    double y = fun3(i) / std::sqrt(x);
    double z = fun4(i) / std::sqrt(x);
    // Do something with the values, e.g., assign them to an array outside the loop
}

最近的编译器是否设法将其优化为

const int n = fun1();
const double x = fun2();
const double sqrtx = std::sqrt(x); // only computed once instead of possibly 2*n times
for(int i=0; i < n; i++) {
    double y = fun3(i) / sqrtx;
    double z = fun4(i) / sqrtx;
    // Do something with the values, e.g., assign them to an array outside the loop
}

或者仍然值得手动进行此类优化吗？

Answer 1

（截至撰写本文时）clang 和 gcc 没有进行此优化，但 MSVC 进行了： https: //godbolt.org/z/eKcva1heT。Clang 和 GCC 都调用了sqrt两次，它们判断是否std::sqrt有副作用太复杂，因此无法优化调用。

使用 libc++ clangstd::sqrt使用一条sqrtsd指令实现，但仍使用该指令两次： https: //godbolt.org/z/G5sEPYqEP。

如果它是内联函数，那么编译器可能可以删除重复操作。如果我们将您的示例更改为：

inline double square(double value)
{
    return value * value;
}

int main()
{
    const int n = fun1();
    const double x = fun2();
    for(int i=0; i < n; i++) {
        double y = fun3(i) / square(x);
        double z = fun4(i) / square(x);
        std::cout << x << y;
    }    
}

那么所有三个编译器只做一次平方：https ://godbolt.org/z/Ys6xPcsc1