Question

请考虑以下代码：

// 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：条件在循环内部进行测试
f2：条件在循环之外进行测试

分支基于x，声明为const。

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

Answer 1

检查编译器是否将循环条件提升为循环的最佳方法是在使用完全优化编译它之后真正检查程序集。

用以下代码构建示例后

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

以下是f1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，您会发现要检查的条件：

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

从检查后的那一点开始，x永远不会再次测试，并且只为每个部分执行循环。从{45}到第55行的第一个循环是在x == 0时完成的。从第60行到第71行的第二个循环在x != 0时完成。

所以是的，至少在这种情况下，gcc能够在完全优化启用的情况下将条件提升出循环。

Answer 2

Godbolt page告诉我以下事项：

#6，#7如果不输入循环，则立即退出（size()＆lt; = 1）。

#8，#9检查x是否为0，如果为真，则选择一个循环（.L3 + .L6），否则将采用第二个循环（.L5）。

正如您所看到的那样，我们进行了两次优化，包括您正在查询的优化。

循环中的常量条件：编译器优化

2 个答案: