关于两段C语言循环中表达式重复计算的技术问询

先看两段C代码：

int a = 100;
int b = 10000;
int c = 22;
int i;

for (i = 0; i < a + b; i++)
{
    c++;
}

#define MAX_GROUP_A_NUM 5000
#define MAX_GROUP_B_NUM 10000
#define MAX_GROUP_NUM (MAX_GROUP_A_NUM + MAX_GROUP_B_NUM)

for (i = 0; i < MAX_GROUP_NUM; i++)
{
    c++;
}

针对这段代码的疑问及解答如下：

疑问1：第一个循环中的a + b会被多次计算吗？ #

不一定，完全由编译器和编译优化选项决定：

• 若未开启优化（比如默认的-O0参数），编译器通常会在每次循环时重新计算a + b，因为它不会主动分析变量在循环内是否被修改；
• 若开启了优化（比如-O1及以上级别），编译器会检测到a和b在整个循环过程中没有被修改，会提前计算好a + b的结果并存在寄存器中，循环时直接用这个结果做判断，不会重复计算。

疑问2：第二个循环中的5000 + 10000会被多次计算吗？ #

不会。因为这里用的是预编译宏定义，在预处理阶段，MAX_GROUP_NUM就会被直接替换成5000 + 10000，而编译器在编译时会把这个常量表达式直接计算成15000，最终循环条件会变成i < 15000，循环时根本不会再执行加法运算。

疑问3：“答案取决于编译器实现及编译选项”的说法是否属实？ #

这个说法部分成立：

• 对于第一个循环的a + b，确实取决于编译器和优化选项，符合疑问1的解释；
• 但对于第二个循环的常量加法，因为预编译和编译阶段就会完成计算，不管编译器和优化选项如何，都不会重复计算，所以这部分不适用该说法。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者nn huang