最有效地将编译时大小的数组的所有元素相加

我正在尝试使用最少量的指令，有效地将所有内容添加到编译时大小的数组中。当然，我正在使用模板。我创造了这个。

template<unsigned int startIndex, unsigned int count>
int AddCollapseArray(int theArray[])
{
    if(count == 1)
    {
        return theArray[startIndex];
    }
    else if(count == 2)
    {
        return theArray[startIndex] + theArray[startIndex + 1];
    }
    else if(count % 2 == 0)
    {
        return AddCollapseArray<startIndex, count / 2>(theArray) + AddCollapseArray<startIndex + count / 2, count / 2>(theArray));
    }
    else if (count % 2 == 1)
    {
        int newCount = count-1;
        return AddCollapseArray<startIndex, newCount/ 2>(theArray) + AddCollapseArray<startIndex + newCount/ 2, newCount/ 2>(theArray)) + theArray[startIndex + newCount];
    }
}

对我来说，这似乎可以最有效地完成工作。我认为除了加法之外的分支和算术将被完全优化。这样做有什么缺陷吗？

不要试图智胜优化器。所有这些复杂的模板机制只会让优化器更难理解您真正想要做什么。

例如，

int f0(int *p) {
  return AddCollapseArray<0, 10>(p);
}

int f1(int *p) {
  return std::accumulate(p+0, p+10, 0);
}

产生的完全相同的组件 http://goo.gl/NQhrgw在 -O3 处发出铿锵声

f0(int*):                                # @f0(int*)
    movl    4(%rdi), %eax
    addl    (%rdi), %eax
    addl    8(%rdi), %eax
    addl    12(%rdi), %eax
    addl    16(%rdi), %eax
    addl    20(%rdi), %eax
    addl    24(%rdi), %eax
    addl    28(%rdi), %eax
    addl    32(%rdi), %eax
    addl    36(%rdi), %eax
    retq

f1(int*):                                # @f1(int*)
    movl    4(%rdi), %eax
    addl    (%rdi), %eax
    addl    8(%rdi), %eax
    addl    12(%rdi), %eax
    addl    16(%rdi), %eax
    addl    20(%rdi), %eax
    addl    24(%rdi), %eax
    addl    28(%rdi), %eax
    addl    32(%rdi), %eax
    addl    36(%rdi), %eax
    retq

假设我们想要处理 100 个元素：

int f0(int *p) {
  return AddCollapseArray<0, 100>(p);
}

int f1(int *p) {
  return std::accumulate(p+0, p+100, 0);
}

这是我们得到的： http://goo.gl/jYZzNI

f0(int*):                                # @f0(int*)
    pushq   %rbp
    pushq   %rbx
    pushq   %rax
    movq    %rdi, %rbx
    callq   int AddCollapseArray<0u, 50u>(int*)
    movl    %eax, %ebp
    movq    %rbx, %rdi
    callq   int AddCollapseArray<50u, 50u>(int*)
    addl    %ebp, %eax
    addq    $8, %rsp
    popq    %rbx
    popq    %rbp
    retq

f1(int*):                                # @f1(int*)
    movdqu  (%rdi), %xmm0
    movdqu  16(%rdi), %xmm1
    movdqu  32(%rdi), %xmm2
    movdqu  48(%rdi), %xmm3
    paddd   %xmm0, %xmm1
    paddd   %xmm2, %xmm1
    paddd   %xmm3, %xmm1
    movdqu  64(%rdi), %xmm0
    paddd   %xmm1, %xmm0
    movdqu  80(%rdi), %xmm1
    paddd   %xmm0, %xmm1
    movdqu  96(%rdi), %xmm0
    paddd   %xmm1, %xmm0
    movdqu  112(%rdi), %xmm1
    paddd   %xmm0, %xmm1
    movdqu  128(%rdi), %xmm0
    paddd   %xmm1, %xmm0
    movdqu  144(%rdi), %xmm1
    paddd   %xmm0, %xmm1
    movdqu  160(%rdi), %xmm0
    paddd   %xmm1, %xmm0
    movdqu  176(%rdi), %xmm1
    paddd   %xmm0, %xmm1
    movdqu  192(%rdi), %xmm0
    paddd   %xmm1, %xmm0
    movdqu  208(%rdi), %xmm1
    paddd   %xmm0, %xmm1
    movdqu  224(%rdi), %xmm0
    paddd   %xmm1, %xmm0
    movdqu  240(%rdi), %xmm1
    paddd   %xmm0, %xmm1
    movdqu  256(%rdi), %xmm0
    paddd   %xmm1, %xmm0
    movdqu  272(%rdi), %xmm1
    paddd   %xmm0, %xmm1
    movdqu  288(%rdi), %xmm0
    paddd   %xmm1, %xmm0
    movdqu  304(%rdi), %xmm1
    paddd   %xmm0, %xmm1
    movdqu  320(%rdi), %xmm0
    paddd   %xmm1, %xmm0
    movdqu  336(%rdi), %xmm1
    paddd   %xmm0, %xmm1
    movdqu  352(%rdi), %xmm0
    paddd   %xmm1, %xmm0
    movdqu  368(%rdi), %xmm1
    paddd   %xmm0, %xmm1
    movdqu  384(%rdi), %xmm0
    paddd   %xmm1, %xmm0
    pshufd  $78, %xmm0, %xmm1       # xmm1 = xmm0[2,3,0,1]
    paddd   %xmm0, %xmm1
    pshufd  $229, %xmm1, %xmm0      # xmm0 = xmm1[1,1,2,3]
    paddd   %xmm1, %xmm0
    movd    %xmm0, %eax
    retq

int AddCollapseArray<0u, 50u>(int*):     # @int AddCollapseArray<0u, 50u>(int*)
    movl    4(%rdi), %eax
    addl    (%rdi), %eax
    addl    8(%rdi), %eax
    addl    12(%rdi), %eax
    addl    16(%rdi), %eax
    addl    20(%rdi), %eax
    addl    24(%rdi), %eax
    addl    28(%rdi), %eax
    addl    32(%rdi), %eax
    addl    36(%rdi), %eax
    addl    40(%rdi), %eax
    addl    44(%rdi), %eax
    addl    48(%rdi), %eax
    addl    52(%rdi), %eax
    addl    56(%rdi), %eax
    addl    60(%rdi), %eax
    addl    64(%rdi), %eax
    addl    68(%rdi), %eax
    addl    72(%rdi), %eax
    addl    76(%rdi), %eax
    addl    80(%rdi), %eax
    addl    84(%rdi), %eax
    addl    88(%rdi), %eax
    addl    92(%rdi), %eax
    addl    96(%rdi), %eax
    addl    100(%rdi), %eax
    addl    104(%rdi), %eax
    addl    108(%rdi), %eax
    addl    112(%rdi), %eax
    addl    116(%rdi), %eax
    addl    120(%rdi), %eax
    addl    124(%rdi), %eax
    addl    128(%rdi), %eax
    addl    132(%rdi), %eax
    addl    136(%rdi), %eax
    addl    140(%rdi), %eax
    addl    144(%rdi), %eax
    addl    148(%rdi), %eax
    addl    152(%rdi), %eax
    addl    156(%rdi), %eax
    addl    160(%rdi), %eax
    addl    164(%rdi), %eax
    addl    168(%rdi), %eax
    addl    172(%rdi), %eax
    addl    176(%rdi), %eax
    addl    180(%rdi), %eax
    addl    184(%rdi), %eax
    addl    188(%rdi), %eax
    addl    192(%rdi), %eax
    addl    196(%rdi), %eax
    retq

int AddCollapseArray<50u, 50u>(int*):    # @int AddCollapseArray<50u, 50u>(int*)
    movl    204(%rdi), %eax
    addl    200(%rdi), %eax
    addl    208(%rdi), %eax
    addl    212(%rdi), %eax
    addl    216(%rdi), %eax
    addl    220(%rdi), %eax
    addl    224(%rdi), %eax
    addl    228(%rdi), %eax
    addl    232(%rdi), %eax
    addl    236(%rdi), %eax
    addl    240(%rdi), %eax
    addl    244(%rdi), %eax
    addl    248(%rdi), %eax
    addl    252(%rdi), %eax
    addl    256(%rdi), %eax
    addl    260(%rdi), %eax
    addl    264(%rdi), %eax
    addl    268(%rdi), %eax
    addl    272(%rdi), %eax
    addl    276(%rdi), %eax
    addl    280(%rdi), %eax
    addl    284(%rdi), %eax
    addl    288(%rdi), %eax
    addl    292(%rdi), %eax
    addl    296(%rdi), %eax
    addl    300(%rdi), %eax
    addl    304(%rdi), %eax
    addl    308(%rdi), %eax
    addl    312(%rdi), %eax
    addl    316(%rdi), %eax
    addl    320(%rdi), %eax
    addl    324(%rdi), %eax
    addl    328(%rdi), %eax
    addl    332(%rdi), %eax
    addl    336(%rdi), %eax
    addl    340(%rdi), %eax
    addl    344(%rdi), %eax
    addl    348(%rdi), %eax
    addl    352(%rdi), %eax
    addl    356(%rdi), %eax
    addl    360(%rdi), %eax
    addl    364(%rdi), %eax
    addl    368(%rdi), %eax
    addl    372(%rdi), %eax
    addl    376(%rdi), %eax
    addl    380(%rdi), %eax
    addl    384(%rdi), %eax
    addl    388(%rdi), %eax
    addl    392(%rdi), %eax
    addl    396(%rdi), %eax
    retq

您的函数不仅没有完全内联，而且也没有矢量化。 GCC 产生了类似的结果。