循环中的常量条件:编译器优化

Question

考虑以下代码：

// Preprocessor
#include <iostream>
#include <vector>
// Internal branching
void f1(std::vector<int>& v, const int x = 0)
{
    for (unsigned int i = 1; i < v.size(); ++i) {
        v[i] = (x != 0) ? (v[i-1]*x) : (v[i-1]+v[i-1]);
    }
}
// External branching
void f2(std::vector<int>& v, const int x = 0)
{
    if (x != 0) {
        for (unsigned int i = 1; i < v.size(); ++i) {
            v[i] = v[i-1]*x;
        }
    } else {
        for (unsigned int i = 1; i < v.size(); ++i) {
            v[i] = v[i-1]+v[i-1];
        }
    }
}
// Main
int main()
{
    std::vector<int> v(10, 2);
    f1(v);
    f2(v);
    return 0;
}

它说明了产生相同结果的两个函数的行为：

• f1：在回路内部测试条件
• f2：在回路外测试条件

分支是基于x的，CCD_3被声明为const。

我的问题是：当所有优化级别都打开时，编译器是否足够智能，可以在f2中转换f1？

Answer 1

检查编译器是否将条件从循环中提升出来的最佳方法是在使用完全优化编译程序集后真正检查程序集。

在用构建您的示例之后

g++ -O3 -c example.cpp -o example.o
objdump -d -M intel example.o > example.S

以下是我为f1:获得的内容

00000020 <f1(std::vector<int, std::allocator<int> >&, int)>:
  ; ...
  23:   8b 54 24 10             mov    edx,DWORD PTR [esp+0x10]
  27:   8b 7c 24 14             mov    edi,DWORD PTR [esp+0x14]
  2b:   8b 02                   mov    eax,DWORD PTR [edx]
  2d:   8b 4a 04                mov    ecx,DWORD PTR [edx+0x4]
  30:   29 c1                   sub    ecx,eax
  32:   c1 f9 02                sar    ecx,0x2
  35:   83 f9 01                cmp    ecx,0x1
  38:   76 d                    jbe    57 <f1(std::vector<int, std::allocator<int> >&, int)+0x37>
  3a:   31 db                   xor    ebx,ebx
  3c:   85 ff                   test   edi,edi
  3e:   ba 01 00 00 00          mov    edx,0x1
  43:   75 b                    jne    60 <f1(std::vector<int, std::allocator<int> >&, int)+0x40>
  45:   8b 34 18                mov    esi,DWORD PTR [eax+ebx*1]
  48:   83 c3 04                add    ebx,0x4
  4b:   01 f6                   add    esi,esi
  4d:   89 34 90                mov    DWORD PTR [eax+edx*4],esi
  50:   83 c2 01                add    edx,0x1
  53:   39 d1                   cmp    ecx,edx
  55:   75 ee                   jne    45 <f1(std::vector<int, std::allocator<int> >&, int)+0x25>
  57:   5b                      pop    ebx
  58:   5e                      pop    esi
  59:   5f                      pop    edi
  5a:   c3                      ret    
  5b:   90                      nop
  5c:   8d 74 26 00             lea    esi,[esi+eiz*1+0x0]
  60:   8b 34 18                mov    esi,DWORD PTR [eax+ebx*1]
  63:   83 c3 04                add    ebx,0x4
  66:   0f af f7                imul   esi,edi
  69:   89 34 90                mov    DWORD PTR [eax+edx*4],esi
  6c:   83 c2 01                add    edx,0x1
  6f:   39 ca                   cmp    edx,ecx
  71:   75 ed                   jne    60 <f1(std::vector<int, std::allocator<int> >&, int)+0x40>
  73:   eb e2                   jmp    57 <f1(std::vector<int, std::allocator<int> >&, int)+0x37>

在第3c行，您可以找到正在检查的条件：

  ; if(x != 0)
  3c:   85 ff                   test   edi,edi
  43:   75 b                    jne    60 ; ...

从检查后的那一刻起，x就再也不会被测试了，只对每个部分执行循环。当CCD_ 9。当CCD_ 10。

因此，是的，至少在这种情况下，gcc能够在启用完全优化的情况下将条件从循环中提升出来。

Answer 2

Godbolt页面告诉我以下内容：

如果循环永远不会进入（size()<=1），则#6、#7立即退出。

#8、#9检查x是否为0，如果为真，则将选择一个循环（.L3+.L6），否则将进行第二个循环（CCD _19）。

正如您所看到的，执行了两个优化，包括您查询的那个优化。