C/C++中把外部变量存入局部变量能否实现更高性能优化？

循环场景的优化疑问 #

假设函数或方法中有如下循环：

for (int i = 0; i < count; ++i)
    ...执行包含函数/方法调用的操作...;

这里的count是函数外部变量——全局变量、执行循环的对象的数据成员等，并非局部变量。我认为编译器通常无法确定循环执行过程中count的值是否会改变，因此每次循环都必须从其所在的内存位置重新读取count的值，无法将其保存在寄存器中。

但如果改为如下写法：

int local_count = count;

for (int i = 0; i < local_count; ++i)
    ...执行包含函数/方法调用的操作...;

就相当于告诉编译器“应将count的值缓存在局部变量中使用，即使原count的值发生变化”，这样编译器就可以将其在循环期间保存在寄存器中。

假设count的值在循环期间实际并未改变，那么在主流现代编译器下，这两种编码风格是否会产生性能差异？编译器判断“该值不会改变，无需重新读取”的能力有多强？

注：我并非询问volatile相关内容（对此我已了解），而是关注循环中执行操作部分可能修改count值的情况（我明确知道不会发生，但编译器可能无法确定）。

简单重复使用场景的优化疑问 #

这种情况也会出现在更简单的场景中，例如：

使用非局部变量foo;
...执行操作...;
再次使用非局部变量foo;

假设我知道foo的值不会改变，是否仍应将其值缓存到局部变量以实现最佳性能？例如：

auto local_foo = foo;

使用local_foo;
...执行操作...;
再次使用local_foo;

进一步的疑问 #

我认为这可能取决于编译器，但希望了解主流现代编译器在高优化级别下，判断值未发生变化的能力如何：

• 这是否依赖于内联、链接时优化（Link-time optimization）？
• 是否还有其他影响因素，例如“执行操作”部分使用的指针可能指向该外部变量，导致编译器无法做出假设？
• 除了到处复制局部变量外，是否有更优雅的处理方式？

补充说明 #

（请勿提及过早优化、无需在意此类微小性能细节等内容；我明确询问的是每一点性能都至关重要的场景——我所开发的模拟程序通常需要运行数天甚至数周，且性能瓶颈往往集中在一小段代码中。也请勿建议我用汇编编写此类性能敏感代码；我虽想这么做，但软件需跨平台运行在macOS、Linux或Windows终端用户设备上，因此汇编不可行，且我无法确定最终使用的编译器。我需要尽可能挖掘编译器的最大性能潜力。）

内容的提问来源于stack exchange，提问作者bhaller