我可以依靠编译器查找和优化简单的布尔循环不变量吗？

Question

我有一个类似于下面的循环，它有一个不变量，这里是 scaleEveryValueByTwo 的不变值。 我能否依靠编译器找到这个不变性而不在每次迭代中检查条件（基本上编译为类似于底部代码的东西）？

void loadValuesFromDisk(const bool scaleEveryValueByTwo)
{
    std::vector<MyValueType> xs;
    while(fileHasNewValues())
    {
        auto x = loadNextValue();
        if (scaleEveryValueByTwo)
        {
            x *= 2;
        }
        xs.push_back(x);
    }
}

我当然可以手动将它分成两个循环（见下文）或将缩放部分放在一个单独的函数中，但在很多情况下，这会使代码更长，而且在我看来更难阅读（例如，如果我有 3D 数据所有维度的嵌套循环我会复制所有三行循环 headers 和最多六行花括号）。

void loadValuesFromDisk(const bool scaleEveryValueByTwo)
{
    std::vector<MyValueType> xs;
    while(fileHasNewValues())
    {
        auto x = loadNextValue();
        xs.push_back(x);
    }

    if (scaleEveryValueByTwo)
    {
        for(auto &x : xs)
        {
            x *= 2;
        }
    }
}

我主要感兴趣的是，如果我可以依靠这个（或者更好的是，强制执行）这种对常用编译器（如 gcc 或 MSVC）的优化，而不是一些可能缺少大多数事实上标准的优化的奇异编译器编译器。

Answer 1

以前MSVC编译器中有/Og（全局优化），现在默认开启。我的猜测是其他编译器也这样做。

要了解循环优化是如何完成的，请查看下方 link 并搜索 "Loop optimization"

https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/build/reference/og-global-optimizations?view=vs-2019

因为现在这是默认的，你可以依赖编译器。

Answer 2

您可以将 scaleEveryValueByTwo 设为模板参数，以确保条件仅被计算一次。在 C++17 中，您可以按如下方式使用 if constexpr

template <bool scaleEveryValueByTwo>
void loadValuesFromDisk()
{
    std::vector<MyValueType> xs;
    while(fileHasNewValues())
    {
        auto x = loadNextValue();
        if constexpr (scaleEveryValueByTwo)
        {
            x *= 2;
        }
        xs.push_back(x);
    }
}

如果您还没有 C++17，则可以获得上面的代码，例如，通过包含一个辅助模板函数 multiply 如下

template <bool activate>
void multiply(decltype(loadNextValue())& x);

template <>
void multiply<true>(decltype(loadNextValue())& x) { x *= 2; }

template <>
void multiply<false>(decltype(loadNextValue())& x) { }

template <bool scaleEveryValueByTwo>
void loadValuesFromDisk()
{
    std::vector<MyValueType> xs;
    while(fileHasNewValues())
    {
        auto x = loadNextValue();
        multiply<scaleEveryValueByTwo>(x);
        xs.push_back(x);
    }
}

(注：我用的是decltype因为不知道你的套路是什么loadNextValue()returns。)

然后您调用 loadValuesFromDisk<true>() 或 loadValuesFromDisk<false>()。如果 scaleEveryValueByTwo 仅在运行时已知，则可以分支到适当的函数：

void loadValuesFromDisk(bool const scaleEveryValueByTwo)
{
    if (scaleEveryValueByTwo)
        loadValuesFromDisk<true>();
    else
        loadValuesFromDisk<false>();
}

我可以依靠编译器查找和优化简单的布尔循环不变量吗？

Can I rely on the compiler finding and optimizing simple boolean loop invariants?

c++

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