Tại sao chương trình này không được tối ưu hóa?

Question

Hãy xem xét những điều sau đây, chương trình đơn giản (chuyển thể từ this question):

#include <cstdlib> 

int main(int argc, char** argv) { 
    int mul1[10] = { 4, 1, 8, 6, 3, 2, 5, 8, 6, 7 }; // sum = 50 
    int mul2[10] = { 4, 1, 8, 6, 7, 9, 5, 1, 2, 3 }; // sum = 46 

    int x1 = std::atoi(argv[1]); 
    int x2 = std::atoi(argv[2]); 

    int result = 0; 

    // For each element in mul1/mul2, accumulate the product with x1/x2 in result 
    for (int i = 0; i < 10; ++i) { 
     result += x1 * mul1[i] + x2 * mul2[i]; 
    } 

    return result; 
} 

Tôi tin rằng nó có chức năng tương đương với một sau:

#include <cstdlib> 

int main(int argc, char** argv) { 
    int x1 = std::atoi(argv[1]); 
    int x2 = std::atoi(argv[2]); 

    return x1 * 50 + x2 * 46; 
} 

Tuy nhiên clang 3.7.1, gcc 5.3 và icc 13.0.1 dường như là không thể để thực hiện tối ưu hóa như vậy, ngay cả với -Ofast. (Lưu ý bằng cách làm thế nào lắp ráp được tạo ra là rất khác nhau giữa các trình biên dịch!). Tuy nhiên, khi xóa mul2 và x2 khỏi phương trình, clang có thể thực hiện tối ưu hóa tương tự, ngay cả với -O2.

Điều gì ngăn cản cả hai trình biên dịch tối ưu hóa chương trình đầu tiên vào chương trình thứ hai?

Answer 1

Biểu thức hoàn chỉnh quá phức tạp ngay cả đối với tiếng lóng. Nếu bạn chia nhỏ, mọi thứ sẽ được tối ưu hóa lại:

int result1 = 0; 
int result2 = 0; 

for (int i = 0; i < 10; ++i) { 
    result1 += x1 * mul1[i]; 
    result2 += x2 * mul2[i]; 
} 

std::cout << (result1 + result2); 

Answer 2

Tôi không phải là lập trình viên biên dịch vì vậy điều này chỉ có thể đoán. IMHO, câu trả lời là một phần trong câu trả lời của @ dlask và một phần trong nhận xét rằng clang thực hiện tối ưu hóa khi bạn xóa x2 và mul2 khỏi biểu thức.

Trình biên dịch có thể tối ưu hóa tất cả những gì có thể. Nhưng tôi cũng nghĩ rằng việc tối ưu hóa các trình biên dịch là các chương trình rất lớn và phức tạp, trong đó các lỗi có thể có hậu quả cao bởi vì chúng ở cơ sở gần như mọi thứ khác (Python phiên dịch mới nhất được viết bằng ... C)

phải là một sự cân bằng giữa hiệu quả của trình tối ưu hóa và độ phức tạp của nó, và tôi nghĩ rằng chương trình ví dụ này vượt quá nó cho gcc, và chỉ xung quanh cho tiếng kêu. Không có gì ngăn cản họ thực hiện tối ưu hóa đó ngoại trừ việc nó quá phức tạp đối với phiên bản hiện tại của những trình biên dịch đó.