编译器能否优化嵌套循环中与循环变量无关的重复计算？

这类优化完全在GCC、MSVC、Roslyn等主流编译器的常规处理范围内，开启基础优化等级后即可自动完成。

具体优化逻辑 #

• 循环不变量外提：max_dist * max_dist的值在整个嵌套循环执行期间不会发生变化，编译器会自动将其移到循环外部计算一次，生成类似max_dist_sq的临时变量，避免每次循环迭代都重复执行乘法运算。
• 外层循环不变量提取：x * x在内层y循环的所有迭代中值保持不变，编译器会将其移到内层循环之外、外层循环的单次迭代中计算，替代内层循环里的重复计算。

优化触发条件 #

只要开启基础优化等级（比如GCC的-O1及以上，MSVC的/O1或/O2，Roslyn在Release编译模式下），这类优化就会自动生效。部分编译器在默认优化等级下也会执行这类简单的冗余计算消除操作。

注：Roslyn作为.NET平台的编译器，针对C#等命令式语言的类似循环结构，同样会执行上述优化逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Miguel Bartelsman