为什么 clang 和 gcc 不能优化这种 int 到 float 的转换？

考虑以下代码：

void foo(float* __restrict__ a)
{
    int i; float val;
    for (i = 0; i < 100; i++) {
        val = 2 * i;
        a[i] = val;
    }
}

void bar(float* __restrict__ a)
{
    int i; float val = 0.0;
    for (i = 0; i < 100; i++) {
        a[i] = val;
        val += 2.0;
    }
}

它们基于 Agner Fog 中的示例 7.26a 和 7.26b用 C++ 优化软件 http://www.agner.org/optimize/optimizing_cpp.pdf并且应该做同样的事情；bar更“高效”，因为我们不在每次迭代时进行整数到浮点转换，而是进行更便宜的浮点加法（在 x86_64 上）。

Here https://godbolt.org/g/c7LXQD是这两个函数的 clang 和 gcc 结果（没有矢量化和展开）。

问题：在我看来，用常量值的加法替换循环索引的乘法的优化 - 当这有益时 - 应该由编译器执行，即使（或者可能特别是如果）涉及类型转换。为什么这两个函数没有发生这种情况？

请注意，如果我们使用 int 而不是 float：

void foo(int* __restrict__ a)
{
    int i; int val = 0;
    for (i = 0; i < 100; i++) {
        val = 2 * i;
        a[i] = val;
    }
}

void bar(int* __restrict__ a)
{
    int i; int val = 0;
    for (i = 0; i < 100; i++) {
        a[i] = val;
        val += 2;
    }
}

clang 和 gcc 都执行预期的优化，尽管方式不完全相同（请参阅这个问题 https://stackoverflow.com/questions/48354636/is-multiplying-via-the-addressing-mode-a-good-idea).

您正在寻找启用归纳变量优化 https://en.wikipedia.org/wiki/Induction_variable#Application_to_strength_reduction对于浮点数。这种优化在浮点领域通常是不安全的，因为它会改变程序语义。在你的例子中它会起作用，因为两个初始值（0.0）和步骤（2.0) 可以用 IEEE 格式精确表示，但在实践中这种情况很少见。

它可以在下面启用-ffast-math但在 GCC 中这似乎并没有被认为是重要的情况，因为它很早就拒绝了非整数归纳变量（参见树标量进化.c https://github.com/gcc-mirror/gcc/blob/428c12fad2565e3568d2d822942919da78350dc0/gcc/tree-scalar-evolution.c#L3326).

如果您认为这是一个重要的用例，您可以考虑在以下地址提交请求：GCC Bugzilla https://gcc.gnu.org/bugzilla/.