为什么编译器要为这个循环的每次迭代写入一个成员变量到内存中？

Question

第一个版本通过将值从内存移动到局部变量来进行优化。第二个版本没有。

我原以为编译器可能会选择在这里进行 localValue 优化，而不是在循环的每次迭代中从内存中读取和写入值。为什么不呢？

class Example
{
    public:
        void processSamples(float * x, int num) 
        {
            float localValue = v1;

            for (int i = 0; i < num; ++i)
            {
                x[i] = x[i] + localValue;
                localValue = 0.5 * x[i];
            }

            v1 = localValue;
        }

        void processSamples2(float * x, int num)
        {

            for (int i = 0; i < num; ++i)
            {
                x[i] = x[i] + v1;
                v1 = 0.5 * x[i];
            }

        }

    float v1;
};

processSamples 汇编成这样的代码：

.L4:
  addss xmm0, DWORD PTR [rax]
  movss DWORD PTR [rax], xmm0
  mulss xmm0, xmm1
  add rax, 4
  cmp rax, rcx
  jne .L4

processSamples2 到此：

.L5:
  movss xmm0, DWORD PTR [rax]
  addss xmm0, DWORD PTR example[rip]
  movss DWORD PTR [rax], xmm0
  mulss xmm0, xmm1
  movss DWORD PTR example[rip], xmm0
  add rax, 4
  cmp rax, rdx
  jne .L5

因为编译器不必担心线程（v1 不是原子的）。难道它不能假设没有其他东西会查看这个值并在循环旋转时继续将它保存在寄存器中吗？

请参阅 https://godbolt.org/g/RiF3B4 了解完整的汇编和可供选择的编译器！

Answer 1

因为aliasing：v1是一个成员变量，可能是x指向的。因此，对 x 元素的写入之一可能会更改 v1.

在 C99 中，您可以在指针类型的函数参数上使用 restrict 关键字来通知编译器它不会为函数范围内的任何其他内容设置别名。一些 C++ 编译器也支持它，尽管它不是标准的。 ^{（从我的一条评论中复制。）}

为什么编译器要为这个循环的每次迭代写入一个成员变量到内存中？

Why does the compiler write a member variable to memory for each iteration of this loop?

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optimization

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clang

clang++