我可以依赖编译器查找和优化简单的布尔循环不变量吗？

Question

我有一个像下面那个有一个不变量的循环，这里是scaleEveryValueByTwo永不改变的值。我可以依赖编译器找到这个不变量而不是在每次迭代中检查条件（基本上编译成与底部代码同源的东西）？

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）或者将缩放部分放在一个单独的函数中，但是在很多情况下这会使代码更长并且在我看来更难以阅读（例如，如果我有嵌套循环3D数据的所有维度我将复制所有三行循环标题和最多六行花括号）。

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，如果我可以依赖这个（甚至更好，强制执行）常用编译器（如gcc或MSVC）的这种优化，而不是一些可能缺少优化的异乎寻常的优化，这在大多数编译器中都是事实上的标准。

Answer 1

之前在MSVC编译器中曾经有/ Og（全局优化），现在默认启用。我的猜测是其他编译器也这样做。

要了解如何完成循环优化，请查看以下链接并搜索“循环优化”

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

现在默认情况下，您可以依赖编译器。

Answer 2

您可以使scaleEveryValueByTwo成为模板参数，以确保仅对条件进行一次计算。在C ++ 17中，您可以使用if constexpr，如下所示

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

如果你还没有C ++ 17，可以获得上面的代码，例如，通过涉及辅助模板函数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);
    }
}

（注意：我使用的是decltype，因为我不知道你的常规loadNextValue()会返回什么。）

然后你打电话给loadValuesFromDisk<true>()或loadValuesFromDisk<false>()。如果scaleEveryValueByTwo仅在运行时已知，则可以分支到相应的函数：

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