SSE 优化（行重新排序、操作整理）中的编译器（例如 g++）有多聪明

Question

在不讨论过早优化的情况下，我有几个关于 g++ 或其他编译器在选择相关编译器标志时如何处理 SSE 优化的问题：

1. 为了在多行代码上执行 SSE 指令，是否需要重新排序多行代码？例如

   a[0] = a1+a2+a3;
   x[0] = a1*a1;
   a[1] = b1+b2+b3;
   x[1] = b1*b1;
   a[2] = c1+c2+c3;
   x[2] = c1*c1;
   

   编译器在哪里可以将这些行重新排序为两组 SSE 指令？

2. 编译器是否意识到何时采用类似的操作集（不在数组中）并将它们组合成 SSE 指令？例如

   a = a1+a2+a3;
   b = b1+b2+b3;
   c = c1+c2+c3;
   

3. 编译器是否优化了 for 循环中的指令以进行 SSE 优化？例如

   for(unsigned int i = 0; i < 4; i++)
   {
       x[i] = x[i]*k;
       a[i] = a[i]*c;
   }
   

编译器在尝试优化时会结合 1、2 和 3 吗？

听听人们对各种 SSE 优化编译器的想法会很有趣。

edit：我主要是在询问 g++，但其他“主流”编译器也很有趣。我也主要谈论浮点运算。

Answer 1

根据我的经验，编译器在三年前对矢量化进行了真正的改进。目前，您的所有示例都将被有效地矢量化。此外，如果您有机会使用英特尔的编译器，您将获得巨大的加速，其报告模式将为您提供有关其应用的优化的更多信息。

在我的日常生活中，我已经看到你可以拥有最疯狂的代码，但对于计算部分，你应该帮助编译器并使用 C 方法来提取指针并执行循环：

float * pa = whatever;      // data must be contigious
float * pb = whatever;

for (int i=0; i <n; ++i)
{
     pa[I] = pa[i]*pb[i];   // example
}

现在我们还有OpenMP 4.5, which provides directives for vectorization。这只会比手写解决方案慢 10%。因此，我今天不建议使用内部函数，除非在非常特殊的情况下 #pragma 不起作用。