编译器是否会优化“strnlen(mystring, 32) > 2”，以便在运行长度超过 2 时立即停止循环？

Question

现代编译器（或者也许自 C89 以来就已经存在）是否会在条件表达式求值期间用短路求值代码来替代下面的情况？

char mystring[32] = "this is a long line";
if((strnlen(mystring, 32)) > 2)
{
    return 1;
}

因为在处理过程中考虑了右操作数strnlen(...)，并且当内部C字符串的运行长度strnlen(...)超过外部条件表达式的右操作数（在本例中为2）时，strnlen(...)会爆发？

• 如果我没有预先分配字符串长度会有什么影响吗？
• 如果我从IF内部表达式中删除括号，会有什么影响吗？
• 如果我将操作数和运算符切换为 ，会有影响吗<？

Answer 1

也许，取决于编译器。让我们看一些使用 gcc 13.2.0 和 clang 17.0.1 编译的示例，它们均处于优化级别-O3并启用了扩展（请注意，这strnlen是 POSIX，而不是标准 C）。

int p() {
    char mystring[32] = "this is a long line";
    return strnlen(mystring, 32) > 2;
}

clang 和 gcc 都将其优化mov eax, 1; ret为. 这是因为他们知道调用的行为strnlen并且可以替换调用的返回值，而无需在运行时对其进行评估。（在 gcc 中，这是通过 实现的__builtin_strnlen）。

如果该strnlen函数不是已知的内置函数，但可以内联：

inline size_t my_strnlen(char const* s, size_t n) {
    for (size_t i = 0; i != n; ++i)
        if (s[i] == 0)
            return i;
    return n;
}
int p() {
    char mystring[32] = "this is a long line";
    return my_strnlen(mystring, 32) > 2;
}

这里 clang进行了优化，mov eax, 1但 gcc 发出了一个循环。

最后，对于标记pure为告诉优化器它没有副作用的未知谓词：

__attribute__((pure)) int f(char);
inline size_t my_strnlen_f(char const* s, size_t n) {
    for (size_t i = 0; i != n; ++i)
        if (f(s[i]))
            return i;
    return n;
}
int p() {
    char mystring[32] = "this is a long line";
    return my_strnlen_f(mystring, 32) > 2;
}

gcc 再次发出循环；clang 发出一些相当笨拙的代码（怎么了ebx？），尽管如此，它表明它知道f需要调用不超过 3 次，并且使用前 3 个字符的字符代码 - 它优化了整个字符串：

p:                                      # @p
        push    rbx
        mov     edi, 116 # 't'
        call    f@PLT
        xor     ebx, ebx
        test    eax, eax
        je      .LBB2_1
.LBB2_3:
        mov     eax, ebx
        pop     rbx
        ret
.LBB2_1:
        mov     edi, 104 # 'h'
        call    f@PLT
        test    eax, eax
        jne     .LBB2_3
        mov     edi, 105 # 'i'
        call    f@PLT
        xor     ebx, ebx
        test    eax, eax
        sete    bl
        mov     eax, ebx
        pop     rbx
        ret

• 如果我没有预先分配字符串长度会有什么影响吗？

不，在这种情况下，C 语言只会将缓冲区大小设置为字符串文字的大小（字符串长度 + 1 作为终止符）。

• 如果我从 IF 内部表达式中删除括号，会有什么影响吗？

不，优化器在不包含这些语法细节的程序表示上运行。

• 如果我将操作数和运算符切换为 ，会有影响吗<？

几乎肯定不是，优化器能够理解它们是等价的。