2025/12/24 22:27
コンパイラがあなたを驚かせる時 --- *Titleの翻訳は「コンパイラがあなたを驚かせるとき」としました。長さや意味は元の英語に合わせつつ、自然で丁寧な日本語にしています。
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要約▶
Japanese Translation:
記事では、現代のコンパイラが整数をある値まで合計する単純なループを即座に1行の計算に変える方法を示しています。最大最適化（-O3）で実行されたGCCは、低レベル命令（
leaimulshrret本文
私は自分で書き、LLM に校正してもらったものです。
詳細は最後にあります。
たまにコンパイラが本当に賢いテクニックを見せてくれることがあります。最初にこの最適化を目にしたとき、ほぼ信じられませんでした。私はループ最適化を調べており、与えられた値までの全数を足し合わせるだけのシンプルな関数を書いていました。
...
ここまではまあまあで、GCC はいくつかの前処理チェックを行った後、
lea.L3: lea edx, [rdx+1+rax*2] ; result = result + 1 + x*2 add eax, 2 ; x += 2 cmp edi, eax ; x != value jne .L3 ; keep looping
コンパイラは巧妙に、
xx+1x*2 + 1これは GCC の話でした。では Clang は同じコードをどう扱うのでしょうか。
...
ここで私は椅子から落ちそうになりました：実際にはループがありません！Clang は正の値をチェックし、もしあれば次のようにします。
lea eax, [rdi - 1] ; eax = value - 1 lea ecx, [rdi - 2] ; ecx = value - 2 imul rcx, rax ; rcx = (value - 1) * (value - 2) shr rcx ; rcx >>= 1 lea eax, [rdi + rcx] ; eax = value + rcx dec eax ; --eax ret
ここで何が起きているのか、私には全く直感できませんでした。式を少し逆算すると、以下と等価です。
v + ((v - 1)(v - 2) / 2) - 1;
括弧を展開してみると：
v + (v² - 2v - v + 2) / 2 - 1
少し並べ替えると：
(v² - 3v + 2) / 2 + (v - 1)
(v - 1)2/2(v² - 3v + 2) / 2 + (2v - 2)/2
これらを合体させ、約分すると：
...
簡略化して因数分解すると
v(v - 1) / 2私は二十年以上コンパイラを扱ってきましたが、それでもまだ驚かされることがあります。コンパイラを素晴らしくするために注ぎ込まれた経験と努力は本当に謙虚で、刺激的です。
このシリーズももう終わりに近づいています – もっと話したいことは山ほどありますが、それは次の機会に。明日は少し違う内容になります：それではまた！
この記事には付随する動画があります。
これは「2025年コンパイラ最適化 Advent of Compiler Optimisations」シリーズ第24日目です。25日間にわたり、コンパイラが私たちのコードをどのように変換してくれるかを探ります。
この記事は人間（Matt Godbolt）によって書かれ、LLM と人間によってレビューと校正が行われました。
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2025年12月24日06:00:00 CST に投稿しました。