如果 `v` 是一个类，`v + 1 - 1` 可以被编译器优化为 `v` 吗？

Question

考虑以下代码：

struct S{
    int a, b;
    S() : a(0), b(10) {}
};

S operator + (const S& v, int n){
    S r = v;
    r.a += n;
    return r;
}
S operator - (const S& v, int n){
    S r = v;
    r.b -= n;
    return r;
}

S v = S() + 1 - 1;

是否有可能S() + 1 - 1将优化为S()？

编译器如何确定何时可以优化此类事情？

Answer 1

不，不允许编译器优化

S() + 1 - 1

进入

S()

因为这两个表达式对于您的 class 并不等效S。

即使它可能是非惯用的，S按照您的方式编写也是完全有效的，operator+并且operator-不会相互抵消（在您的情况下，通过修改 2 个运算符中的不同成员变量）。

编译器需要在对 的计算S() + 1使用该结果之前进行计算- 1，并且只有在可以证明结果表达式相同的情况下才允许优化该表达式。换句话说，程序必须遵循as-if规则。显然，在这种情况下，结果会有所不同，因此不允许进行优化。

出于同样的原因，如果编译器可以看到一个表达式（它可以是任何表达式）等价于某个其他表达式，那么它就可以根据需要对其进行优化。但同样，编译器必须遵守as-if规则，即结果程序的行为必须完全就像根本没有进行任何优化一样。

请注意，虽然S根据语言规则您的实现是有效的，但它很奇怪，并且会让类的用户感到惊讶。我建议只在这样做了，是非常清楚域特定类型，并且其中类型的用户自然想到的是+和-不一定是对方的逆。