C语言 编译器是否优化对常量变量的引用?

vfwfrxfs  于 2023-10-16  发布在  其他
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当涉及到C和 C++ 时,编译器是否优化了对常量变量的引用,以便程序自动知道引用了什么值,而不必查看常量变量的内存位置?当涉及到数组时,它是否取决于数组中要指向的索引值在编译时是否是常量?
例如,看看这段代码:

int main(void) {
    1:  char tesst[3] = {'1', '3', '7'};
    2:  char erm = tesst[1];
}

编译器是否在编译时将第2行“更改”为“char = '3'"?

qacovj5a

qacovj5a1#

我个人希望发布的代码变成“无”,因为这两个变量实际上都没有使用,因此可以删除。
但是,是的,(gcc,clang,msvc等)应该能够用它的常量值替换对替代项的引用[只要编译器可以合理地确定tesst的内容没有被改变-如果你将tesst传递到一个函数中,即使它是一个const引用,编译器实际上并不知道函数没有改变它,它会假设它改变了,并加载值。
使用clang -O1 opts.c -S编译:

#include <stdio.h>

int main()
{
    char tesst[3] = {'1', '3', '7'};
    char erm = tesst[1];

    printf("%d\n", erm);
}

生产:

...

main:
    pushq   %rax
.Ltmp0:
    movl    $.L.str, %edi
    movl    $51, %esi
    xorl    %eax, %eax
    callq   printf
    xorl    %eax, %eax
    popq    %rcx
    retq

 ...

printf("%d\n", '3');相同。
[我使用C而不是C++,因为如果我使用cout,它将是大约50行汇编程序,因为所有内容都是内联的]
我希望gcc和msvc也能进行类似的优化(测试过的gcc -O1 -S给出了完全相同的代码,除了一些符号名称略有不同)
为了说明“如果你调用一个函数,它可能不会这样做”:

#include <stdio.h>

extern void blah(const char* x);

int main()
{
    char tesst[3] = {'1', '3', '7'};
    blah(tesst);
    char erm = tesst[1];

    printf("%d\n", erm);
}
main:                                   # @main
    pushq   %rax
    movb    $55, 6(%rsp)
    movw    $13105, 4(%rsp)         # imm = 0x3331
    leaq    4(%rsp), %rdi
    callq   blah
    movsbl  5(%rsp), %esi
    movl    $.L.str, %edi
    xorl    %eax, %eax
    callq   printf
    xorl    %eax, %eax
    popq    %rcx
    retq

现在,它从tesst内部获取值。

up9lanfz

up9lanfz2#

这主要取决于优化的级别和您使用的编译器。
在最大限度优化的情况下,编译器很可能会用char erm = '3';替换整个代码。GCC -O3无论如何都会这样做。
当然,这取决于你如何处理这个变量。编译器甚至可能不分配变量,而只是在变量出现的操作中使用原始数字。

9udxz4iz

9udxz4iz3#

取决于编译器版本、使用的优化选项和许多其他因素。如果你想确保const变量是优化的,如果它们是编译时常量,你可以在c++中使用类似constexpr的东西。与普通的const变量不同,它保证在编译时被计算。
编辑:constexpr可以在编译时或运行时计算。为了保证编译时求值,我们必须在需要常量表达式的地方使用它(例如,作为数组边界或作为case标签),或者使用它来初始化constexpr。所以在这种情况下

constexpr char tesst[3] = {'1','3','7'};
constexpr char erm = tesst[1];

会导致编译时的评估。阅读https://isocpp.org/blog/2013/01/when-does-a-constexpr-function-get-evaluated-at-compile-time-stackoverflow

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