编译器优化是现代编译器的重要功能，旨在提升程序的执行效率和性能。然而，在某些特定的测试或精确计算场景中，我们需要禁用这些优化以确保所有计算按预期执行。下面研究在 Keil 编译器中禁用和启用优化对执行多次次浮点除法运算时间的影响。

设计了一个实验：计算a=a+b的值与运算时间，进行1000次重复的加法浮点运算。

部分代码如下：

void float_operations_test(void)
{
     float a = 1.23f;
     float b = 4.56f;
    uint32_t start_time, end_time;

    // 开始定时器
    HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
 
//	 printf("其中a=1.23 b=4.56,重复运算,在170Mhz每个时钟周期为: %lu ns\n", 6);
    // 测试加法
    start_time = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2);
    for (int i = 0; i < 1000; i++)
    {
        a= a +b;
    }
    end_time = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2);
    printf("加法时间: %lu  个时钟周期\n", end_time - start_time);
    printf("加法结果: %f\n", a);
    // 停止定时器
    HAL_TIM_Base_Stop(&htim2);
}

一、浮点数加法的时间

首先，去掉编译器优化，通过DEBUG，查看浮点数加法对应的汇编指令：

上面是ARM Cortex-M4处理器的浮点运算指令，分别对应于浮点数加法操作和浮点数传送操作，

第一条指令将S16和S17中的浮点数相加，结果存储在S0中，第二条指令将S0中的结果复制回S16中。

在DEBUG里执行这两条汇编指令的时间大约十几ns，只进行一次加法时间更短。

下面我通过另一种方式：串口发送运算前后定时器计数值CNT的差值。

先看对应的汇编指令：

 在DEBUG里执行这五条汇编指令的时间大约八十几ns。

串口打印计算一次加法运算的结果如下。

一个时钟周期为1/170MHZ=5.88ns，16个对应94ns，与调试的时间差不多，可以认为在keil debug中单步调试得到的时间有可信度。

 二、编译器优化前后对计算浮点加法运算时间的影响

1.未启用优化的结果，1000次

分析：这样得到的单次加法时间为8个时钟周期，大约为47ns。这是为什么？通过在keil里单步调试发现执行for循环（对应的汇编指令0x08003E52 1C40 ADDS r0, r0, #1），循环每次需要40ns。

2.未启用优化的结果，100次

 3.启用优化的结果，100次

4.启用优化的结果，1000次

分析：编译器可能识别出循环体内的计算模式，并进行循环展开或其他优化，减少了实际执行的指令数量。例如，如果计算结果具有某种重复性，编译器可能会提前计算结果或减少不必要的计算，减少计算时间。

结论：一条浮点数加法指令计算时间大约十几ns。