C++ 优化组合std:：函数

是否可以优化一系列“粘合在一起”的std:：function和/或是否有任何实现尝试这样做

我的意思最容易用数学表达：假设我想做一个

std:：function

，它是一个函数的函数：

f(x,y,z) = x^2 * y^3 * z^4
g(x,y,z) = f(x,y,z) / (x*y^2)

STL/编译器实现者是否有办法优化调用函数对象

g

，从函数对象

f

创建的部分算法

这将是函数的一种符号化简化，但由于这是一个

std:：function

，因此必须在机器级别发现它

由于这是一种优化，需要时间，并且可能不是免费的（在时钟周期和/或内存中），所以标准可能不允许这样做？它非常接近于通常通过VM运行的语言。（在这里，我考虑的是LLVM而不是Java，还有运行时优化）

编辑：为了使讨论“更有用”，这里有一个简短的代码片段（我知道lambda不是

std:：function

，但lambda可以存储在

std:：function

中，因此假设

auto

下面的意思是

std:：function

和适当的

T

将完美地表达我上面的意思）：

一个“平凡”的编译器将使

g

等同于

double g(const double x, const double y, const double z){ return x*x*y*y*y*z*z*z*z/(x*y*y); }

而优化的

std:：function

可以使它（在数学上和其他任何意义上都是正确的！）：

请注意，尽管我在这里谈论的是数学函数，但一般意义上的函数也可以进行类似的转换，但这需要更多的内省，这意味着开销

---

在设计数学和物理模拟时，我可以看到这一点非常重要，在这种情况下，将现有库函数合成为用户案例函数的通用性，以及所有常见的数学简化，可以成为一种表达能力强、性能高的计算软件的好方法。

编译器可以优化在特定允许的情况下，或者如果优化代码的行为“好像”是未经修改的代码

---

在这种情况下，不仅

x

或

y

为0会改变结果，而且如果

f

溢出，或者数据类型是浮点型或用户定义的，结果可能会因为这样的优化而改变。因此，我怀疑在实践中，您永远不会看到这种情况发生，并且必须（如果可能的话）在编译时编写一个组合函数（可能使用模板）。

编译器可以在特定允许的情况下进行优化，或者如果优化后的代码“好像”是未经修改的代码

---

在这种情况下，不仅

x

或

y

为0会改变结果，而且如果

f

溢出，或者数据类型是浮点型或用户定义的，结果可能会因为这样的优化而改变。因此，我怀疑在实践中，您永远不会看到这种情况发生，并且必须（如果可能的话）在编译时编写一个组合函数（可能使用模板）.

这就是为什么您将优化留给编译器。它们在代数上是等价的，但由于FP不精确而不等价。您的两个版本的g将产生微妙的不同答案，如果在内部循环中调用，这可能非常重要-更不用说x，y，z为0时的行为差异了

---

其次，由于

函数的内容在运行时之前是未知的，因此编译器无法执行此类优化，因为它没有所需的数据。
这就是为什么您将优化留给编译器的原因。它们在代数上是等价的，但由于FP不精确，因此不等价。您的两个版本的g将d细微不同的答案，如果在内部循环中调用，这可能非常重要-更不用说如果x，y，z为0时的行为差异

其次，由于
函数
的内容在运行时之前是未知的，因此编译器无法执行此类优化，因为它没有所需的数据。
优化是标准允许的。标准中没有规定“不应优化”。（嗯，
volatile
有一些特别的注意事项，但不是针对您所询问的代码。）也许更多的问题是编译器是否能够安全地进行优化，以及是否值得编译器编写人员花时间寻找优化。我不认为这是标准所禁止的，因为这需要时间。但它可能是被禁止的，因为它改变了语义。对于x==0或y==0，未优化的版本给出NaN，优化后的将简单地返回0。我想这种优化可能与
constepr
函数有关。@duedl0r：是的，如果x、y和z是float或double类型，我希望g（0,0,0）计算0/0，从而返回NaN。我不明白它与
std:：function
（和c++0x）有什么关系。您需要展示代码以使讨论变得有用。标准允许进行优化。标准中没有规定“您不应进行优化”。（好吧，关于
volatile
有一些特别的注意事项，但不是针对您所询问的代码。）也许更多的问题是编译器是否能够安全地进行优化，以及是否值得编译器编写人员花时间寻找优化。我不认为这是标准所禁止的，因为这需要时间。但它可能是被禁止的，因为它改变了语义。对于x==0或y==0，未优化的版本给出NaN，优化后的将简单地返回0。我想这种优化可以通过
constexpr
函数来实现。@duedl0r：是的，如果x、y和z是float或double类型，我希望g（0,0,0）计算0/0，从而返回NaN。我不明白它与
std:
double g(const double x, const double y, const double z){ return x*x*y*y*y*z*z*z*z/(x*y*y); }

double g( const double x, const double y, const double z){ return x*y*z*z*z*z; }