编译器是否优化数学表达式？

【问题标题】：Does the compiler optimize math expressions?编译器是否优化数学表达式？
【发布时间】：2021-07-12 02:11:01
【问题描述】：

rustc 会优化这样的表达式吗？

【问题讨论】：

是的，这是 LLVM 在没有 rustc 前端帮助的情况下例行执行的优化。
他们甚至能够优化更复杂的情况，例如x*13 和x%13。请注意，需要为此启用优化。
更复杂的示例：pub fn sum(i: u32) -> u32 { (0..i).sum() }（0 到给定数字之间的所有数字的总和）针对其封闭形式的解决方案进行了优化。虽然代码说“遍历所有数字并将它们相加”，但 LLVM 认为有一个等效的解决方案可以在恒定时间内运行并消除循环。

【解决方案1】：

这些微不足道的优化在LLVM optimization passes的域中，实际上生成的程序集更好更正确。

2*x 编译为单指令 lea rax, [rdi + rdi]，在所有现代 x86 处理器上都是单指令（相关 question）

x/2 用于有符号数字被编译为最快和正确的方式，在-1 的情况下给出正确答案（相关question

mov     rax, rdi
shr     rax, 63
add     rax, rdi 
sar     rax

但编译为无符号数的右移

mov     rax, rdi
shr     rax

x % 8 也是如此，它会编译成带符号数字的长汇编（用于否定情况）

mov     rax, rdi
lea     rcx, [rdi + 7]
test    rdi, rdi
cmovns  rcx, rdi
and     rcx, -8
sub     rax, rcx
ret

和and 无符号数指令（相关question）

 mov     rax, rdi
 and     eax, 7
 ret

【讨论】：