现代编译器都做了哪些优化
写代码的时候，很多人只关心功能能不能跑通，却忽略了背后的“翻译官”——编译器，其实早就悄悄帮你把程序变得更高效了。比如你写了个循环处理数组，可能自己都没意识到，编译器已经把这个循环拆开、合并、甚至整个重写了一遍，只为让程序跑得更快。
像 GCC、Clang、MSVC 这些主流编译器，在开启优化选项（比如 -O2 或 -O3）后，会自动执行一系列复杂的变换。这些不是简单的语法替换，而是深入理解代码逻辑后的智能重构。
常量传播与常量折叠
如果你写了 int x = 3 + 5;，编译器不会等到运行时再去算这个加法，而是在编译阶段直接替换成 int x = 8;。这叫常量折叠。更进一步，如果后续代码用到了 x，比如 if (x > 7)，它也会直接判断为 true，并去掉无用分支。这种优化在宏定义和数学计算中特别常见。
死代码消除
有时候调试完忘了删掉多余的打印或者条件判断，比如：
if (0) {
printf("调试信息");
}这样的代码永远不会执行，现代编译器会直接把它从最终的可执行文件里砍掉，不占空间也不影响性能。
函数内联
频繁调用的小函数，比如获取对象长度的 getter，每次跳转都有开销。编译器会把这类函数的代码直接“塞”进调用处，省去函数调用的压栈、跳转等操作。虽然会让二进制体积稍微变大一点，但速度提升明显。
循环优化
循环是性能热点的高发区，编译器在这方面下了不少功夫。比如循环展开：
for (int i = 0; i < 4; i++) {
sum += arr[i];
}可能会被优化成：
sum += arr[0];
sum += arr[1];
sum += arr[2];
sum += arr[3];减少循环控制的开销。还有循环不变量外提，就是把循环体内不随迭代变化的计算挪到外面，避免重复执行。
寄存器分配与变量生命周期分析
CPU 寄存器是最快的存储资源，但数量有限。编译器会分析每个变量的使用时机，尽可能把活跃变量放在寄存器里。比如两个变量不会同时使用，就可能共用同一个寄存器，节省访问内存的次数。
尾调用优化
递归函数如果最后一个动作是调用自身，编译器可以复用当前栈帧，而不是新建一层。这样既节省内存又防止栈溢出。像斐波那契数列这种尾递归写法，配合优化后能轻松跑几千层都不崩。
自动向量化
现在的 CPU 支持 SIMD 指令，一条指令处理多个数据。编译器能识别出适合并行处理的循环，自动生成向量指令。比如对两个数组逐项相加，原本要循环 1000 次，优化后可能每轮处理 4 个元素，实际只需 250 次迭代。
当然，这些优化不是无条件生效的。开启更高的优化等级才能触发更多策略，但也可能导致调试困难，因为生成的代码和源码对不上。所以在开发阶段通常关闭强优化，发布时再打开。
了解这些机制，能帮你写出更容易被优化的代码。比如避免在循环里做重复计算，合理使用 const 和 restrict 告诉编译器没有副作用，让它更大胆地改写你的逻辑。