1.1 示例代码

1. for (i = 0; i < n; i++) {  
2.   int nni = n*i;  
3.   for (j = 0; j < n; j++)  
4.     a[ni + j] = b[j];  
5. } 

1.2 分析代码

代码如上所示，外循环每执行一次，我们要进行一次乘法计算。i = 0，ni = 0；i = 1，ni = n；i = 2，ni = 2n。因此，我们可以把乘法换成加法，以n为步长，这样就减小了外循环的代码量。

1.3 改进代码

1. int ni = 0;  
2. for (i = 0; i < n; i++) {  
3.   for (j = 0; j < n; j++)  
4.     a[ni + j] = b[j];  
5.   ni += n;         //乘法改加法  
6. } 

计算机中乘法指令要比加法指令慢得多。

2. 提取代码中的公共部分

2.1 示例代码

想象一下，我们有一个图像，我们把图像表示为二维数组，数组元素代表像素点。我们想要得到给定像素的东、南、西、北四个邻居的总和。并求他们的平均值或他们的和。代码如下所示。

1. up =    val[(i-1)*n + j  ];  
2. down =  val[(i+1)*n + j  ];  
3. left =  val[i*n     + j-1];  
4. right = val[i*n     + j+1];  
5. sum = up + down + left + right; 

2.2 分析代码

将以上代码编译后得到汇编代码如下所示，注意下3,4,5行，有三个乘以n的乘法运算。我们把上面的up和down展开后会发现四格表达式中都有i*n + j。因此，可以提取出公共部分，再通过加减运算分别得出up、down等的值。

1. leaq   1(%rsi), %rax  # i+1  
2. leaq   -1(%rsi), %r8  # i-1  
3. imulq  %rcx, %rsi     # i*n  
4. imulq  %rcx, %rax     # (i+1)*n  
5. imulq  %rcx, %r8      # (i-1)*n  
6. addq   %rdx, %rsi     # i*n+j  
7. addq   %rdx, %rax     # (i+1)*n+j  
8. addq   %rdx, %r8      # (i-1)*n+j 

2.3 改进代码

1. long iinj = i*n + j;  
2. up =    val[inj – n];  
3. down =  val[inj + n];  
4. left =  val[inj – 1];  
5. right = val[inj + 1];  
6. sum = up + down + left + right; 

改进后的代码的汇编如下所示。编译后只有一个乘法。减少了6个时钟周期（一个乘法周期大约为3个时钟周期）。

1. imulq %rcx, %rsi  # i*n  
2. addq %rdx, %rsi  # i*n+j  
3. movq %rsi, %rax  # i*n+j  
4. subq %rcx, %rax  # i*n+j-n  
5. leaq (%rsi,%rcx), %rcx # i*n+j+n 
6. … 

对于GCC编译器来说，编译器可以根据不同的优化等级，有不同的优化方式，会自动完成以上的优化操作。下面我们介绍下，那些必须是我们要手动优化的。