c++ - 编译器如何优化这段代码

Question

考虑以下循环:

unsigned long x = 0;
for(unsigned long i = 2314543142; i > 0; i-- )
    x+=i;
std::cout << x << std::endl;

当我正常编译时，执行这个循环大约需要 6.5 秒。但是，当我使用 -O3 优化进行编译时，循环会在 10^-6 秒内执行。这怎么可能？编译器肯定不知道 x 的封闭形式表达式是如何......

Answer 1

如果编译时启用了优化，您不必真的了解所有关于汇编的知识就可以看到编译器在编译时确定 x 的值。

我稍微修改了您的代码以便能够使用在线工具 Compiler Explorer , 改变 std::cout << x << std::endl至 extern unsigned long foo;和 foo = x; .不是真的必要，但它使输出更清晰。

用-O2编译:

test():
        movabs  rax, 2678554979246887653
        mov     QWORD PTR foo[rip], rax
        ret

使用-O0 编译:

test():
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        mov     QWORD PTR [rbp-8], 0
        mov     DWORD PTR [rbp-16], -1980424154
        mov     DWORD PTR [rbp-12], 0
        jmp     .L2
.L3:
        mov     rax, QWORD PTR [rbp-16]
        add     QWORD PTR [rbp-8], rax
        sub     QWORD PTR [rbp-16], 1
.L2:
        cmp     QWORD PTR [rbp-16], 0
        setne   al
        test    al, al
        jne     .L3
        mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
        mov     QWORD PTR foo[rip], rax
        leave
        ret

此外:由于 i >= 0，您的代码的第一次修订具有未定义的行为只是输出:

test():
.L2:
        jmp     .L2

:-)