C++编译器是否消除了赋值重复？

Question

如果我有一个示例函数,如:

void func1(float a, float b, float c)
{
    setA(a);
    setB(b);
    setC(c);                                        
}

哪个调用内联函数:

inline void setA(float a){ m_a = a; m_isValid = false; }
inline void setB(float b){ m_b = b; m_isValid = false; }
inline void setC(float c){ m_c = c; m_isValid = false; }

我应该关心"m_isValid = false"重复还是编译器通过优化来消除它们？

Answer 1

是的,这通常被称为死存储消除(读取=加载和写入=存储在编译器用语中).

通常,编译器可以优化任何无用的操作,只要它可以证明您(用户)无法注意到它(在语言设置的范围内).

特别是对于Dead Store Elimination,它通常仅限于:

• 单个函数的主体(但是,内联有帮助)
• 无需干预对不透明函数的调用

一些例子:

struct Foo { int a; int b; };

void opaque(Foo& x); // opaque, aka unknown definition

Foo foo() {
    Foo x{1, 2};
    x.a = 3;
    return x; // provably returns {3, 2}
              // thus equivalent to Foo foo() { return {3, 2}; }
}

Foo bar() {
    Foo x{1, 2};
    opaque(x); // may use x.a, so need to leave it at '1' for now
    x.a = 3;
    return x;
}

Foo baz() {
    Foo x{1, 2};
    opaque(x);
    x.a = 1;   // x.a may have been changed, cannot be optimized
    return x;
}

请注意,无论是否连续存储相同的值都没有重要性,只要编译器能够证明在两个存储操作之间没有读取变量,它就可以安全地消除第一个值.

一个特例:通过C++中的规范,加载/存储到一个volatile无法优化.这是因为volatile指定允许与硬件交互,因此编译器无法先验地知道硬件是否会读取或写入程序后面的变量.

另一个特例:出于优化的目的,多线程程序中使用的内存同步操作(围栏,障碍等)也可以防止这种优化.这是因为,就像在这种volatile情况下,同步意味着另一个执行线程可能已经修改了该线程后面的变量.

最后,像所有优化一样,它的有效性在很大程度上取决于对环境的了解.如果证明opaque要么不读取或不写入x.a,那么可以优化一些存储(如果编译器可以检查定义,则可证明opaque),因此通常它实际上取决于内联和常量传播.

Answer 2

一个体面的编译器应该在这种特定情况下删除它们

完成完整的编译示例

struct Foo {
    float m_a, m_b, m_c;
    bool m_isValid;

    void setA(float a){ m_a = a; m_isValid = false; }
    void setB(float b){ m_b = b; m_isValid = false; }
    void setC(float c){ m_c = c; m_isValid = false; }

    void func1(float a, float b, float c);
};

Foo f;

void func1(float a, float b, float c)
{
    f.setA(a);
    f.setB(b);
    f.setC(c);
}

在这种情况下,g ++编译func1为

_Z5func1fff:
.LFB3:
    .cfi_startproc
    movl    4(%esp), %eax     ;; loads a
    movb    $0, f+12          ;; clears m_isValid
    movl    %eax, f           ;; stores m_a
    movl    8(%esp), %eax     ;; loads b
    movl    %eax, f+4         ;; stores m_b
    movl    12(%esp), %eax    ;; loads c
    movl    %eax, f+8         ;; stores m_c
    ret
    .cfi_endproc

请注意,如果性能是一个问题,你应该留意如何设计一个程序,这种微观级别优化最好在测量代码实际上失去时间的位置后完成.