如何使 C 编译器将所有嵌套循环转换为单个循环

Question

假设有四个具有不同循环计数器和条件的嵌套循环。有没有办法告诉编译器（icc、gcc 和 clang）将所有循环转换为一个循环？

N=128; M=128; P=3; Q=3; //All these variables are constant
for (n=0; n<N; n++){
    for(m=0; m<M; m++){
        temp=0;
        for(p=0; p<P; p++){ 
            for(q=0; q<Q; q++){
                temp += kernel[p][q] * input[n+p][m+q];
            }
        }
        output[n][m]=temp;
    }
}

要转化为：

for(;;)
    //computations...

根据我的经验，当您依赖自动矢量化时，这很有用。如果有办法转换两个嵌套循环也可以。一些解决了this question但使用手写代码的事情。我有一个程序，你可以在 Godbolt 中看到它here。

Answer 1

我不知道你为什么要这样做，但你可以手动完成。

int accumulator;
for (int i=0; i<N*M*P*Q; ++i) {
    int n = i;
    int q = n % Q;  n /= Q;
    int p = n % P;  n /= P;
    int m = n % M;  n /= M;

    if (!p && !q)
       accumulator = 0;

    accumulator += kernel[p][q] * input[n+p][m+q];

    if (!p && !q)
        output[n][m] = accumulator;
}

两个循环更有意义。

for (int i=0; i<N*M; ++i) {
    int n = i / M;
    int m = i % M;

    int accumulator = 0;
    for (int j=0; j<P*Q; ++j) {
        int p = j / Q;
        int q = j % Q;
        accumulator += kernel[p][q] * input[n+p][m+q];
    }    

    output[n][m] = accumulator;
}