另一个类似的情况是：大多数编译器不会将a+b+c+d优化为（a+b）+（c+d）（这是一种优化，因为第二个表达式可以更好地进行流水线处理），并按照给定的方式对其求值（即（（（a+c）+d））。这也是因为角落案例：

float a = 1e35, b = 1e-5, c = -1e35, d = 1e-5;
printf("%e %e\n", a + b + c + d, (a + b) + (c + d));

这将输出1.00000e-05 0.000000e+00

Lambdageek正确地指出，由于关联性不适用于浮点数，所以a*a*a*a*a*a到（a*a**a）*（a*a*a）的“优化”可能会改变值。这就是C99不允许它的原因（除非用户通过编译器标志或pragma特别允许）。一般来说，假设程序员写的东西是有原因的，编译器应该尊重这一点。如果你想要（a*a*a）*（a*a*a），请写下。

不过，写起来可能会很痛苦；当你使用pow（a，6）时，编译器为什么不能做正确的事情？因为这样做是错误的。在一个拥有良好数学库的平台上，pow（a，6）比a*a*a*a*a*a或（a*a**a）*（a*a*a）要准确得多。为了提供一些数据，我在我的Mac Pro上做了一个小实验，测量了在评估所有[1,2）之间的单精度浮点数的^6时的最差误差：

worst relative error using    powf(a, 6.f): 5.96e-08
worst relative error using (a*a*a)*(a*a*a): 2.94e-07
worst relative error using     a*a*a*a*a*a: 2.58e-07

使用pow而不是乘法树可以将误差范围减少4倍。编译器不应该（通常也不会）进行增加错误的“优化”，除非获得用户的许可（例如通过-fast math）。

注意，GCC提供__builtin_powi（x，n）作为pow（）的替代方案，pow应该生成内联乘法树。如果您想以精度换取性能，但不想启用快速数学，请使用该选项。

因为浮点数学不是关联的。浮点乘法中操作数的分组方式会影响答案的数值精度。

因此，大多数编译器对重新排序浮点计算非常保守，除非他们能够确定答案不变，或者除非你告诉他们你不在乎数值精度。例如：gcc的-fassociative math选项允许gcc重新关联浮点运算，或者甚至-fast math选项，允许更积极地权衡精度与速度。

Fortran（为科学计算而设计）有一个内置的幂运算符，据我所知，Fortran编译器通常会以与您描述的方式类似的方式优化整数幂的提升。不幸的是，C/C++没有幂运算符，只有库函数pow（）。这并不妨碍智能编译器专门处理pow，并在特殊情况下以更快的方式计算pow，但它们似乎不太常用。。。

几年前，我试图使以最佳方式计算整数幂更方便，并提出了以下建议。它是C++，而不是C，并且仍然取决于编译器在如何优化/内联方面有点聪明。无论如何，希望你能在实践中发现它有用：

template<unsigned N> struct power_impl;

template<unsigned N> struct power_impl {
    template<typename T>
    static T calc(const T &x) {
        if (N%2 == 0)
            return power_impl<N/2>::calc(x*x);
        else if (N%3 == 0)
            return power_impl<N/3>::calc(x*x*x);
        return power_impl<N-1>::calc(x)*x;
    }
};

template<> struct power_impl<0> {
    template<typename T>
    static T calc(const T &) { return 1; }
};

template<unsigned N, typename T>
inline T power(const T &x) {
    return power_impl<N>::calc(x);
}

为好奇的人澄清：这并没有找到计算幂的最佳方法，但由于找到最佳解是一个NP完全问题，而且这只值得对小幂做（而不是使用pow），因此没有理由大惊小怪。

然后将其用作功率<6>（a）。

这样可以很容易地输入幂（不需要像用括号一样拼出6），并且可以在不使用数学的情况下进行这种优化，以防出现精度相关的情况，例如补偿求和（这是一个操作顺序至关重要的示例）。

您可能也会忘记这是C++，而只是在C程序中使用它（如果它是用C++编译器编译的）。

希望这能有用。

编辑：

这是我从编译器中得到的：

对于a*a*a*a*a*a，

    movapd  %xmm1, %xmm0
    mulsd   %xmm1, %xmm0
    mulsd   %xmm1, %xmm0
    mulsd   %xmm1, %xmm0
    mulsd   %xmm1, %xmm0
    mulsd   %xmm1, %xmm0

对于（a*a*a）*（a*a*a），

    movapd  %xmm1, %xmm0
    mulsd   %xmm1, %xmm0
    mulsd   %xmm1, %xmm0
    mulsd   %xmm0, %xmm0

对于功率<6>（a），

    mulsd   %xmm0, %xmm0
    movapd  %xmm0, %xmm1
    mulsd   %xmm0, %xmm1
    mulsd   %xmm0, %xmm1

gcc实际上可以进行这种优化，即使对于浮点数也是如此。例如

double foo(double a) {
  return a*a*a*a*a*a;
}

变成

foo(double):
    mulsd   %xmm0, %xmm0
    movapd  %xmm0, %xmm1
    mulsd   %xmm0, %xmm1
    mulsd   %xmm1, %xmm0
    ret

使用-O-funcafe数学优化。但是，这种重新排序违反了IEEE-754，因此需要标记。

正如Peter Cordes在一篇评论中指出的，有符号整数可以在没有funsafe数学优化的情况下进行这种优化，因为它恰好在没有溢出的情况下有效，如果有溢出，则会出现未定义的行为。所以你得到

foo(long):
    movq    %rdi, %rax
    imulq   %rdi, %rax
    imulq   %rdi, %rax
    imulq   %rax, %rax
    ret

只需-O。对于无符号整数，这更容易，因为它们是2的模幂，因此即使在溢出的情况下也可以自由地重新排序。

还没有海报提到浮动表达式的收缩（ISO C标准，6.5p8和7.12.2）。如果FP_CONTRACT pragma设置为ON，则允许编译器将诸如a*a*a*a*a*a之类的表达式视为单个操作，就好像使用单个舍入来精确计算一样。例如，编译器可以用更快更准确的内部幂函数代替它。这特别有趣，因为行为部分由程序员直接在源代码中控制，而最终用户提供的编译器选项有时可能使用错误。

FP_CONTRACT pragma的默认状态是实现定义的，因此默认情况下允许编译器进行此类优化。因此，需要严格遵循IEEE 754规则的可移植代码应该明确地将其设置为OFF。

如果编译器不支持此pragma，则必须避免任何此类优化，以防开发人员选择将其设置为OFF。

GCC不支持此pragma，但使用默认选项时，它假设它为ON；因此，对于具有硬件FMA的目标，如果要防止a*b+c转换为FMA（a，b，c），则需要提供一个选项，例如-ffp contract=off（显式地将pragma设置为off）或-std=c99（告诉GCC遵守某些c标准版本，这里是c99，因此遵循上面的段落）。过去，后一种选择并未阻止转型，这意味着GCC在这一点上不符合：https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=37845