Czy kompilatory automatycznie optymalizują powtarzające się połączenia z funkcjami matematycznymi?

Question

Say miałem ten fragment kodu:

#include <cmath> 

// ... 

float f = rand(); 
std::cout << sin(f) << " " << sin(f); 

Jak sin(f) jest dobrze określoną funkcję nie jest łatwym optymalizacja:

float f = rand(); 
float sin_f = sin(f); 
std::cout << sin_f << " " << sin_f; 

Czy to optymalizacja, że ​​to rozsądne, aby oczekiwać nowoczesny kompilator C++ zrobić sam? Czy też nie ma sposobu, aby kompilator ustalił, że sin(f) powinien zawsze zwracać tę samą wartość dla równej wartości f?

Answer 1

Korzystanie g ++ zbudowany z flagami domyślny optymalizacja:

float f = rand(); 
40117e: e8 75 01 00 00   call 4012f8 <_rand> 
401183: 89 44 24 1c    mov %eax,0x1c(%esp) 
401187: db 44 24 1c    fildl 0x1c(%esp) 
40118b: d9 5c 24 2c    fstps 0x2c(%esp) 
std::cout << sin(f) << " " << sin(f); 
40118f: d9 44 24 2c    flds 0x2c(%esp) 
401193: dd 1c 24    fstpl (%esp) 
401196: e8 65 01 00 00   call 401300 <_sin> <----- 1st call 
40119b: dd 5c 24 10    fstpl 0x10(%esp) 
40119f: d9 44 24 2c    flds 0x2c(%esp) 
4011a3: dd 1c 24    fstpl (%esp) 
4011a6: e8 55 01 00 00   call 401300 <_sin> <----- 2nd call 
4011ab: dd 5c 24 04    fstpl 0x4(%esp) 
4011af: c7 04 24 e8 60 40 00 movl $0x4060e8,(%esp) 

zbudowany z -O2:

float f = rand(); 
4011af: e8 24 01 00 00   call 4012d8 <_rand> 
4011b4: 89 44 24 1c    mov %eax,0x1c(%esp) 
4011b8: db 44 24 1c    fildl 0x1c(%esp) 
std::cout << sin(f) << " " << sin(f); 
4011bc: dd 1c 24    fstpl (%esp) 
4011bf: e8 1c 01 00 00   call 4012e0 <_sin> <----- 1 call 

Od to widzimy, że bez optymalizacji kompilator używa 2 wywołań i tylko 1 z optymalizacją, empirycznie, jak sądzę, możemy powiedzieć, że kompilator optymalizuje t dzwoni.

Answer 2

jestem dość pewne znaki GCC sin z niestandardowym atrybutem czystego, tj __attribute__ ((pure));

ten ma następujący efekt:

Wiele funkcji nie mają skutków oprócz wartości zwracanej i ich powrotu wartość zależy tylko od parametrów i/lub zmiennych globalnych. Taka funkcja może być przedmiotem wspólnej eliminacji wyrażeń i optymalizacji pętli, tak jak byłoby to możliwe w przypadku operatora arytmetycznego.

http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Function-Attributes.html

A więc istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo, że takie czyste połączenia zostaną zoptymalizowane eliminacja wspólnych podwyrażeń.

(aktualizacja: faktycznie cmath korzysta constexpr, co oznacza te same optymalizacje)