MSVS2019 Release模式下uint64_t位运算异常 如何阻止编译器循环合并

这个问题是MSVC Release模式O2优化开启的**循环融合（Loop Fusion）**优化导致的，编译器判断两个循环边界相同、不存在跨循环的依赖，所以将两个循环合并以减少循环调度开销，但是这个优化在你的场景下违反了原本的运算顺序逻辑，所以结果错误。
以下是几种可行的解决方案： #

方案1：使用循环级编译指令禁止融合 #

MSVC提供了专属的循环控制pragma，直接给需要保护的循环添加#pragma loop(no_fusion)即可，不需要改动代码逻辑，也不会影响其他部分的优化效果，是最推荐的方案。

...
int q = 5;
uint64_t a[32] = { 0 };
// a[] 已填充数据
#pragma loop(no_fusion)
for (int i = 0; i < 32; i++) {
    a[q] = (a[q] << 2) | 8;
}
#pragma loop(no_fusion)
for (int i = 0; i < 32; i++) {
    a[q] = (a[q] << 3) | 3;
}
...

方案2：插入内存屏障隔离两个循环 #

在两个循环中间插入编译器内存屏障，通知编译器屏障前后的内存操作不能重排、不能跨屏障合并优化，需要包含<intrin.h>头文件。

#include <intrin.h>
...
for (int i = 0; i < 32; i++) {
    a[q] = (a[q] << 2) | 8;
}
_ReadWriteBarrier();
for (int i = 0; i < 32; i++) {
    a[q] = (a[q] << 3) | 3;
}
...

方案3：局部关闭优化 #

临时关闭两个循环所在区域的全局优化，执行完后再恢复优化，适合不想使用编译器专属特性的场景，缺点是会影响这部分代码的其他优化效果。

#pragma optimize("g", off)
for (int i = 0; i < 32; i++) {
    a[q] = (a[q] << 2) | 8;
}
for (int i = 0; i < 32; i++) {
    a[q] = (a[q] << 3) | 3;
}
#pragma optimize("g", on)

方案4：拆分循环到独立非内联函数 #

将两个循环分别封装到加了__declspec(noinline)修饰的独立函数中，编译器无法跨非内联函数做循环融合优化，适合需要跨编译器兼容的场景。

__declspec(noinline) void run_first_loop(uint64_t* a, int q) {
    for (int i = 0; i < 32; i++) {
        a[q] = (a[q] << 2) | 8;
    }
}
__declspec(noinline) void run_second_loop(uint64_t* a, int q) {
    for (int i = 0; i < 32; i++) {
        a[q] = (a[q] << 3) | 3;
    }
}
// 调用处
run_first_loop(a, q);
run_second_loop(a, q);

补充说明：你之前添加printf后问题消失的原因是printf属于带外部副作用的IO操作，编译器无法跨有副作用的函数做循环融合优化，相当于天然起到了屏障隔离的作用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者geohei