为什么编译器优化不生成 1..N 整数之和的循环？

为了更好地理解编译器，特别是汇编语言，我一直在尝试一段简单的代码，其中第一个的总和N计算数字，这应该导致N(N+1)/2 or N(N-1)/2.

正如代码所示，有两个函数：

#include <cstdint>


// Once compiled with optimization, the generated assembly has a loop

uint64_t sum1( uint64_t n ) {  
    uint64_t sum = 0;
    for ( uint64_t j=0; j<=n; ++j ) {
        sum += j;
    }
    return sum;
}

// Once compiled with optimization, the generated assembly of the following has no loop

uint64_t sum2( uint64_t n ) {  
    uint64_t sum = 0;
    for ( uint64_t j=0; j<n; ++j ) {
        sum += j;
    }
    return sum;
}

在第一个函数中我循环O to N i.e. j<=n在第二个函数中我从O to N-1 i.e. j<n.

我的理解/观察：

• 对于第一个函数sum1生成的程序集有一个循环 while 用于第二个函数sum2该组件显示没有循环。但是，一旦我删除编译器优化，即-O3，然后您终于可以在汇编中看到第二个函数的循环。

• 要查看经过编译器优化生成的程序集，请参阅此优化 https://godbolt.org/z/8z8n5bKb7.

• 要查看未经编译器优化生成的程序集，请参阅此未优化 https://godbolt.org/z/4bx8GadYP.

• 编译器是x86-64 clang

Question: 为什么编译器优化不显示程序集中的其他循环？

这是因为你的编译器非常非常聪明，它知道从 0 到 n 的所有值的总和可以用一个简单的数学公式来计算，而不是循环。

然而，你的 C++ 编译器也发现这个数学公式不能用在<=版本，因为对于某些输入值，会触发错误，从而导致无限循环，因此所有的赌注都会被取消，并且编译器会完全按照给定的方式编译代码。