std::replace实现是否允许向传入数组执行冗余写入？

std::replace的实现可通过向量化优化（通过库特化或编译器优化实现）。向量化实现能同时对比并替换多个元素。

为确保无需替换的元素保留原值，向量化实现需采用以下方式之一：

• 使用掩码向量存储（masked vector stores）
• 对无需替换的元素写入原值
• 仅向量化定位元素，仍逐个替换存储

第一种方式最优，但如果向量指令集不支持对应元素大小的掩码向量存储则无法使用。在x86平台，SSE系列无掩码向量存储¹，AVX/AVX2仅支持32位和64位元素的掩码向量存储，只有部分AVX512子集支持全元素大小的掩码向量存储。

第二种方式假设写入原值的内存是可写的，但这一假设并不绝对成立：内存并非始终可写。在C++中，用户可通过去除const修饰符传入常量数组给std::replace，若无需替换则期望无任何操作；借助操作系统内存管理函数，数组也可被设置为部分可写、部分只读。

第三种方式无需掩码向量存储，也不依赖可写性假设，但无法充分发挥向量化的性能优势。

笔者观察到不同编译器的实现采用了不同方式：启用AVX2时，x86-64 icc 2021.10.0和x86-64 clang 17.0.1均尝试对16位元素的std::replace做向量化优化，但Intel编译器采用写入原值的方式，而clang采用逐个存储的方式。测试代码及-mavx2选项如下：

#include <algorithm>

void f(short* i, short* e)
{
    std::replace(i, e, 0, 1);
}

这意味着要么x86-64 icc 2021.10.0的实现存在问题，要么x86-64 clang 17.0.1错失了进一步优化的机会。

除向量化场景外，冗余写入还可用于优化小型数组的std::replace或处理向量化尾部：通过无分支代码计算目标值（如x86平台的cmovcc指令）并无条件存储。

据此提出疑问：编译器及标准库实现是否允许通过冗余写入来优化std::replace？

本问题与近似问题的区别在于，本问题针对标准算法std::replace，而非特定实现或手写等效代码。

¹ 非临时掩码向量存储不计入，因其不适用于通用优化

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alex Guteniev