WebGL/GLSL复用中间变量：多次使用时可无弊提升性能吗？

当某个表达式至少被使用2次及以上时，在WebGL的GLSL中使用中间变量是否能系统性地提升性能且不存在任何弊端？我们来看实际示例：

原始代码：

vec4 right = doubleUV + vec4(size.x, 0.0, 2.0 * size.x, 0.0);
vec4 left  = doubleUV - vec4(size.x, 0.0, 2.0 * size.x, 0.0);
vec4 up    = doubleUV + vec4(0.0, size.y, 0.0, 2.0 * size.y);
vec4 down  = doubleUV - vec4(0.0, size.y, 0.0, 2.0 * size.y);  

可以看到2.0 * size.x和2.0 * size.y被多次使用，直觉上可以用中间变量重构代码：

重构后代码：

float sizex2 = 2.0 * size.x;
vec4 right = doubleUV + vec4(size.x, 0.0, sizex2, 0.0);
vec4 left  = doubleUV - vec4(size.x, 0.0, sizex2, 0.0);

float sizey2 = 2.0 * size.y;
vec4 up    = doubleUV + vec4(0.0, size.y, 0.0, sizey2);
vec4 down  = doubleUV - vec4(0.0, size.y, 0.0, sizey2);  

核心问题：这是否是可无脑应用的性能优化实践？ #

• 并非可以无脑应用，但多数场景下利大于弊
• 性能权衡：对于示例中这类简单运算，主流桌面平台的GLSL编译器会自动执行「公共子表达式消除（CSE）」，也就是自动合并冗余计算；但移动平台尤其是老旧设备的编译器优化能力有限，此时手动用中间变量能确保运算只执行一次，避免重复计算的开销
• 变量分配成本：GLSL中单个标量（如示例里的float）临时变量的寄存器占用可以忽略，GPU的寄存器资源足以应对这类需求，除非在高频循环中大量创建临时变量，才可能出现资源紧张的情况

附带问题解答 #

• 额外临时变量是否损害性能？
  通常不会。只要不是在循环中频繁创建大量临时变量，单个标量或小型向量临时变量的性能影响几乎为0，GPU的硬件寄存器数量远超出这类基础需求。
• 编译器是否能自动合并冗余代码？
  桌面平台的主流浏览器（如Chrome、Firefox）的GLSL编译器优化能力较强，能处理这类简单的冗余运算；但移动平台的编译器优化水平参差不齐，部分低端或老旧设备的驱动编译器可能不会自动做公共子表达式消除，此时手动优化就能切实提升性能。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Yves M.