c++ - 编译器会自动优化对数学函数的重复调用吗？

Question

假设我有这段代码:

#include <cmath>

// ...

float f = rand();
std::cout << sin(f) << " " << sin(f);

由于 sin(f) 是一个定义明确的函数，因此很容易优化:

float f = rand();
float sin_f = sin(f);
std::cout << sin_f << " " << sin_f;

这是一种期望现代 C++ 编译器自行完成的优化吗？或者编译器没有办法确定 sin(f) 应该总是为 f 的相等值返回相同的值？

Answer 1

使用使用默认优化标志构建的 g++:

float f = rand();
40117e: e8 75 01 00 00          call   4012f8 <_rand>
401183: 89 44 24 1c             mov    %eax,0x1c(%esp)
401187: db 44 24 1c             fildl  0x1c(%esp)
40118b: d9 5c 24 2c             fstps  0x2c(%esp)
std::cout << sin(f) << " " << sin(f);
40118f: d9 44 24 2c             flds   0x2c(%esp)
401193: dd 1c 24                fstpl  (%esp)
401196: e8 65 01 00 00          call   401300 <_sin>  <----- 1st call
40119b: dd 5c 24 10             fstpl  0x10(%esp)
40119f: d9 44 24 2c             flds   0x2c(%esp)
4011a3: dd 1c 24                fstpl  (%esp)
4011a6: e8 55 01 00 00          call   401300 <_sin>  <----- 2nd call
4011ab: dd 5c 24 04             fstpl  0x4(%esp)
4011af: c7 04 24 e8 60 40 00    movl   $0x4060e8,(%esp)

使用 -O2 构建:

float f = rand();
4011af: e8 24 01 00 00          call   4012d8 <_rand>
4011b4: 89 44 24 1c             mov    %eax,0x1c(%esp)
4011b8: db 44 24 1c             fildl  0x1c(%esp)
std::cout << sin(f) << " " << sin(f);
4011bc: dd 1c 24                fstpl  (%esp)
4011bf: e8 1c 01 00 00          call   4012e0 <_sin>  <----- 1 call

由此我们可以看出，没有优化的编译器使用了 2 次调用，而只有 1 次进行了优化，凭经验我猜，我们可以说编译器确实优化了调用。