O0 O1 O2 O3优化原理

在C++中，优化（Optimization）是指通过改进代码的执行效率和性能，以实现更高效的程序运行。O优化（O Optimization）是指编译器对代码进行优化的一种级别，其中包括了多个不同的优化技术和策略。

在C++编译器中，通常有多个优化级别可供选择，比如O0、O1、O2、O3等。这些优化级别表示编译器在生成可执行文件时所应用的优化策略的程度。较低级别的优化会减少编译时间，但可能会影响程序的性能；而较高级别的优化则可能增加编译时间，但可以更好地优化程序的执行速度。

O优化级别越高，编译器将使用更多的优化技术来改进代码的执行效率。这些优化技术包括但不限于以下几种：

1. 内联函数（Inline Functions）：将函数调用处用函数体替换，减少函数调用的开销。
2. 循环展开（Loop Unrolling）：将循环内的代码重复展开，减少循环控制的开销。
3. 常量折叠（Constant Folding）：在编译时计算常量表达式的值，减少运行时的计算开销。
4. 数据流分析（Data Flow Analysis）：分析代码中的数据流，优化变量的使用和存储方式。
5. 代码复用（Code Sharing）：将多个函数中相同的代码块提取出来，减少重复执行的开销。
6. 函数内联（Function Inlining）：将函数调用处直接替换为函数体，减少函数调用的开销。
7. 循环优化（Loop Optimization）：改变循环结构，减少循环次数或提前退出循环，优化循环执行效率。
8. 寄存器分配（Register Allocation）：将变量存储在寄存器中，减少对内存的访问开销。

为了加快代码执行的效率，很多OJ平台都会自动开启O2优化。

在这里我们讲讲到底是怎么优化的。

O0优化

1、把变量分配到寄存器。

2、分析循环的会出现的各种情况，只保留一个退出循环的分支。

3、将没有用的代码删掉。

4、简化表达式和声明。

5、将用inline声明的内联函数变为函数调用。

O1优化

包含O0的各种优化功能，并增加了：
1、在变量赋值时，将数值直接赋给变量而不是给出变量的地址。

2、去掉没有用的变量和表达式。

3、去掉通用的表达式。

O2优化

包含O1的各种优化功能，并增加了：

1、去掉全局通用的子表达式。

2、去掉全局没有用的分配变量和表达式。

3、化解循环。

当只用-O选项时优化器自动进行-O2优化。

O3优化

包含O2的各种优化功能，并增加了：

1、去掉未调用的函数。

2、简化返回值未使用的函数。

3、将小函数进行内嵌调用。

4、对被调用的函数声明进行重新排序，以便被优化的调用方能够找到该函数。

5、完成文件级优化。