Для С++ существуют статические анализаторы, например http://clang-analyzer.llvm.org .

g++ векторизирует эту функцию, вот код сгенерированный для тела цикла:

// void square(int* const dest, const int* const source, size_t lenght)
//{
//  for (size_t i = 0; i < lenght; ++i)
//    dest[i] = source[i] * source[i];
//}

<square(int*, int const*, unsigned long)>:
               ...
start:
    movdqu (%rsi,%rax,1),%xmm1
    add    $0x1,%rcx
    movdqa %xmm1,%xmm2
    pmuludq %xmm1,%xmm2
    psrlq  $0x20,%xmm1
    pshufd $0x8,%xmm2,%xmm0
    pmuludq %xmm1,%xmm1
    pshufd $0x8,%xmm1,%xmm1
    punpckldq %xmm1,%xmm0
    movdqu %xmm0,(%rdi,%rax,1)
    add    $0x10,%rax
    cmp    %rcx,%r9
    ja     start
    ...

И распараллелить автоматически тоже может, см. OpenMP.

>> И весь stl построен на указателях, оптимизация тоже не возможна.

Ты или неуч или провокатор.