C和C ++优化器通常知道哪些函数没有副作用吗？
对于非常常见的math函数，比如sin，cos等等，编译器是否意识到它们没有副作用，并且能够将它们移动到外部循环？ 例如
// Unoptimized double YSinX(double x,int y) { double total = 0.0; for (int i = 0; i < y; i++) total += sin(x); return total; } // Manually optimized double YSinX(double x,int y) { double total = 0.0, sinx = sin(x); for (int i = 0; i < y; i++) total += sinx; return total; } 如果可以的话，有没有一种方法可以声明一个没有副作用的函数，因此可以通过这种方式进行优化？ 对VS2010应用程序的初步分析表明，优化是有益的。
另请参阅这个相关的问题 ，这是接近，但不完全回答我自己的问题。
编辑：一些伟大的答案。 我接受的一个是基于它所引发的评论本身，尤其是链接的文章，以及在确定errno （ errno ）的情况下（即副作用）可能不会出现提升的事实。 因此，在我正在做的事情的背景下，这种types的手动优化似乎仍然有意义。
GCC有两个属性 ， pure和const ，可以用来标记这样的function。 如果该函数没有副作用，而且其结果仅取决于其参数，则该函数应声明为const ，如果结果也可能取决于某个全局variables，则该函数应声明为pure 。 最近的版本也有一个-Wsuggest-attribute 警告选项 ，可以指出应该被声明为const或pure const 。
事实上，今天的通用编译器会执行你所问的那种循环不变的代码运动优化。 为了演示这一点，请参阅本文中的第二个练习， 题目是“它会优化吗？ 。 如果你的VS2010编译器不执行这个优化，不要紧; LLVM / Clang“与MSVC 2010,2012,2013和14 CTP集成” 。
从理论的angular度来看，这两个引用解释了编译器执行优化时的范围或空间。 他们来自C11标准。 IIRC C ++ 11有类似的东西。
§5.1.2.3p4：
在抽象机器中，所有expression式都按照语义指定的方式进行评估。 如果一个实际的实现可以推断出它的值没有被使用，并且没有产生所需的副作用（包括由调用一个函数或者访问一个volatile对象引起的任何副作用），那么它就不需要评估一个expression式的一部分。
§5.1.2.3p6：
符合实现的最低要求是：
– 对易失性对象的访问严格按照抽象机器的规则进行评估。
– 程序终止时，写入文件的所有数据应与根据抽象语义执行程序所产生的结果相同。
– 交互设备的input和输出dynamic应按照7.21.3的规定进行。 这些要求的意图是尽可能快地出现无缓冲或线路缓冲输出，以确保提示消息实际上出现在等待input的程序之前。
这是该程序的可观察行为。
因此，如果可以的话，编译器可能会将整个程序提升为编译时评估。 考虑下面的程序，例如：
double YSinX(double x,int y) { double total = 0.0; for (int i = 0; i < y; i++) total += sin(x); return total; } int main(void) { printf("%lf\n", YSinX(PI, 4)); }
您的编译器可能会意识到这个程序每次打印0.0\n ，并优化您的程序到：
int main(void) { puts("0.0"); }
也就是说， 提供你的编译器可以certificatesin和YsinX都不会导致任何需要的副作用。 请注意，他们可能（也可能是）仍然会导致副作用，但不需要产生此程序的输出。
你问了一个关于“编译器”的问题。 如果您指的是所有的C或C ++实现 ，就没有保证的优化，并且C实现甚至不需要编译器。 您需要告诉我们哪些特定的C或C ++实现 ; 正如我之前提到的，LLVM / Clang“与MSVC 2010,2012,2013和14 CTP集成在一起”，因此您可能会使用它。 如果您的C或C ++编译器不能生成最佳代码，请获得一个新的编译器（例如LLVM / Clang）或自行生成优化，最好通过修改您的编译器，以便您可以向开发人员发送补丁程序，并将优化自动传播到其他的项目。
允许将这个子expression式提升到循环之外需要的不是纯粹的，而是相等的 。
如果一个函数被调用一次，那么这个函数会有相同的副作用和结果，就好像它被多次调用相同的参数一样。 因此，编译器可以将函数调用放在循环之外，只受条件保护（循环会至less迭代一次？）。 然后提升优化后的实际代码将是：
double YSinX(double x,int y) { double total = 0.0; int i = 0; if (i < y) { double sinx = sin(x); // <- this goes between the loop-initialization // first test of the condition expression // and the loop body do { total += sinx; i++; } while (i < y); } return total; }
__attribute__(pure)与idempotent之间的区别是很重要的，因为正如adl在他的评论中指出的那样，这些函数确实具有设置errno的副作用。
但是，要小心，因为幂等只适用于重复调用，没有中介指令。 编译器将不得不执行数据stream分析来certificate函数和中介代码之间没有交互（例如，中间代码只使用其地址从未被占用的本地代码），然后才能利用幂等性。 当函数已知是纯粹的时候，这是不必要的。 但纯度是一个更强大的条件，不适用于很多function。
我想是的。 如果你得到编译器的反汇编输出，你可以看到sin在另一个标签中被调用，而不是在for的循环标签中：（用g ++ -O1 -O2 -O3编译）
Leh_func_begin1: pushq %rbp Ltmp0: movq %rsp, %rbp Ltmp1: pushq %rbx subq $8, %rsp Ltmp2: testl %edi, %edi jg LBB1_2 pxor %xmm1, %xmm1 jmp LBB1_4 LBB1_2: movl %edi, %ebx callq _sin ;sin calculated pxor %xmm1, %xmm1 .align 4, 0x90 LBB1_3: addsd %xmm0, %xmm1 decl %ebx jne LBB1_3 ;loops here till i reaches y LBB1_4: movapd %xmm1, %xmm0
我希望我是正确的。
