20、向量优化：让浮点运算免费的秘诀

向量优化：让浮点运算免费的秘诀

1. 向量优化基础

在编程中，向量优化是提升代码性能的重要手段。编译器在向量优化过程中起着关键作用，但不同编译器和版本的表现可能有所差异。

1.1 别名问题与编译器标志

别名是指指针指向重叠的内存区域。在这种情况下，编译器难以判断是否为同一内存，从而不敢生成向量化代码或进行其他优化。 -fstrict-aliasing 标志告诉编译器假设不存在别名，从而积极生成代码。近年来，GCC 等编译器在优化级别 -O2 和 -O3 时默认开启此选项，但这也导致很多存在别名变量的代码出现问题，因此编译器在生成更高效代码时变得更为谨慎。

为了向编译器保证不存在别名，可以使用 restrict 属性。建议同时使用 restrict 属性和 -fstrict-aliasing 编译器标志，其中 restrict 属性在所有架构和编译器的源代码中具有可移植性，而编译器标志需要针对每个编译器进行设置，且会影响所有源代码。

1.2 编译器自动向量化的局限性

虽然编译器在不断改进，但对于复杂代码，编译器往往无法识别可以安全向量化的循环。因此，程序员需要通过提示来帮助编译器进行向量化。

2. 通过提示指导编译器：Pragma 和指令

2.1 Pragma 定义

Pragma 是给 C 或 C++ 编译器的指令，用于帮助其解释源代码，形式