Question

在Visual Studio 2015中编译以下代码（Win7，x64，调试配置）花费了很长时间（即超过10分钟）

double tfuuuuuuu(int Ind)
{
  const double Arr[600 * 258] = {3.5453, 45.234234234, 234234.234,// extends to 258 values for each line
                                // 599 lines here.....
                                };                     
  return Arr[Ind];
}

但是当我添加static关键字时，编译花费了半秒钟

double tfuuuuuuu(int Ind)
{
  static const double Arr[600 * 258] = {3.5453, 45.234234234, 234234.234,// extends to 258 values for each line
                                // 599 lines here.....
                                };                     
  return Arr[Ind];
}

我知道static意味着变量将在两次调用之间保留其值，但是如果数组为const，那么如果我添加static会有什么不同呢？为什么编译时间发生了如此大的变化？

EDIT ：

可以找到here的实际代码（编译处于调试模式）

Answer 1

声明为static的局部变量具有整个正在运行的程序的生命周期，通常存储在数据段中。编译器通过在其中包含值的部分来实现此目的。

未声明为静态的局部变量通常存在于堆栈中，并且每次输入变量的作用域时都必须初始化。

看看static情况的程序集，MSVC 2015输出以下内容：

; Listing generated by Microsoft (R) Optimizing Compiler Version 19.00.24215.1 

    TITLE   MyLBP.c
    .686P
    .XMM
    include listing.inc
    .model  flat

INCLUDELIB LIBCMT
INCLUDELIB OLDNAMES

CONST   SEGMENT
?Arr@?1??tfuuuuuuu@@9@9 DQ 04060c00000000000r   ; 134   ; `tfuuuuuuu'::`2'::Arr
    DQ  03fe15efd20a7955br      ; 0.542845
    DQ  03fdf59701e4b19afr      ; 0.489834
    DQ  0bfd8e38e9ab7fcb1r      ; -0.388889
    DQ  0bfe59f22c01e68a1r      ; -0.675676
    DQ  0bfeb13b15d5aa410r      ; -0.846154
    DQ  0bfe2c2355f07776er      ; -0.586207
    DQ  03fefffffbf935359r      ; 1
    ...
    ORG $+1036128
CONST   ENDS
PUBLIC  _tfuuuuuuu
EXTRN   __fltused:DWORD
; Function compile flags: /Odtp
_TEXT   SEGMENT
_Ind$ = 8                       ; size = 4
_tfuuuuuuu PROC
; File c:\users\dennis bush\documents\x2.c
; Line 4
    push    ebp
    mov ebp, esp
; Line 106
    mov eax, DWORD PTR _Ind$[ebp]
    fld QWORD PTR ?Arr@?1??tfuuuuuuu@@9@9[eax*8]
; Line 107
    pop ebp
    ret 0
_tfuuuuuuu ENDP
_TEXT   ENDS
END

当gcc 4.8.5输出以下内容时：

    .file   "MyLBP.c"
    .text
    .globl  tfuuuuuuu
    .type   tfuuuuuuu, @function
tfuuuuuuu:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movl    %edi, -4(%rbp)
    movl    -4(%rbp), %eax
    cltq
    movq    Arr.1724(,%rax,8), %rax
    movq    %rax, -16(%rbp)
    movsd   -16(%rbp), %xmm0
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size   tfuuuuuuu, .-tfuuuuuuu
    .section    .rodata
    .align 32
    .type   Arr.1724, @object
    .size   Arr.1724, 1238400
Arr.1724:
    .long   0
    .long   1080082432
    .long   547853659
    .long   1071734525
    .long   508238255
    .long   1071602032
    .long   2595749041
    .long   -1076305010
    .long   3223218337
    ...
    .ident  "GCC: (GNU) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-16)"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

因此，它们都全局定义数据并直接引用该全局数组。

现在让我们看一下非静态代码。 VSMC2015的第一名：

; Listing generated by Microsoft (R) Optimizing Compiler Version 19.00.24215.1 

    TITLE   MyLBP.c
    .686P
    .XMM
    include listing.inc
    .model  flat

INCLUDELIB LIBCMT
INCLUDELIB OLDNAMES

PUBLIC  _tfuuuuuuu
PUBLIC  __real@3e45798ee2308c3a
PUBLIC  __real@3f40e1cf9350aa3c
PUBLIC  __real@3f43b1f90beff84b
PUBLIC  __real@3f4c6220dc6e8066
PUBLIC  __real@3f4ea4c648794089
PUBLIC  __real@3f50023666188dc0
PUBLIC  __real@3f53957e56f300e9
PUBLIC  __real@3f55235d7d33b25f
PUBLIC  __real@3f5828f66e5bd33a
PUBLIC  __real@3f5c044284dfce31
PUBLIC  __real@3f5c87c05341c674
...
EXTRN   @__security_check_cookie@4:PROC
EXTRN   __chkstk:PROC
EXTRN   _memset:PROC
EXTRN   ___security_cookie:DWORD
EXTRN   __fltused:DWORD
;   COMDAT __real@bff0000000000000
CONST   SEGMENT
__real@bff0000000000000 DQ 0bff0000000000000r   ; -1
CONST   ENDS
;   COMDAT __real@bfefffffdfc9a9ad
CONST   SEGMENT
__real@bfefffffdfc9a9ad DQ 0bfefffffdfc9a9adr   ; -1
CONST   ENDS
;   COMDAT __real@bfefffffbf935359
CONST   SEGMENT
__real@bfefffffbf935359 DQ 0bfefffffbf935359r   ; -1
CONST   ENDS
;   COMDAT __real@bfefffff9f5cfd06
CONST   SEGMENT
__real@bfefffff9f5cfd06 DQ 0bfefffff9f5cfd06r   ; -1
CONST   ENDS
;   COMDAT __real@bfefffff7f26a6b3
CONST   SEGMENT
__real@bfefffff7f26a6b3 DQ 0bfefffff7f26a6b3r   ; -1
CONST   ENDS
;   COMDAT __real@bfefffff5ef05060
CONST   SEGMENT
__real@bfefffff5ef05060 DQ 0bfefffff5ef05060r   ; -1
CONST   ENDS
...
; Function compile flags: /Odtp
_TEXT   SEGMENT
_Arr$ = -1238404                    ; size = 1238400
__$ArrayPad$ = -4                   ; size = 4
_Ind$ = 8                       ; size = 4
_tfuuuuuuu PROC
; File c:\users\dennis bush\documents\x2.c
; Line 4
    push    ebp
    mov ebp, esp
    mov eax, 1238404                ; 0012e584H
    call    __chkstk
    mov eax, DWORD PTR ___security_cookie
    xor eax, ebp
    mov DWORD PTR __$ArrayPad$[ebp], eax
; Line 5
    movsd   xmm0, QWORD PTR __real@4060c00000000000
    movsd   QWORD PTR _Arr$[ebp], xmm0
    movsd   xmm0, QWORD PTR __real@3fe15efd20a7955b
    movsd   QWORD PTR _Arr$[ebp+8], xmm0
    movsd   xmm0, QWORD PTR __real@3fdf59701e4b19af
    movsd   QWORD PTR _Arr$[ebp+16], xmm0
    movsd   xmm0, QWORD PTR __real@bfd8e38e9ab7fcb1
    movsd   QWORD PTR _Arr$[ebp+24], xmm0
    movsd   xmm0, QWORD PTR __real@bfe59f22c01e68a1
    movsd   QWORD PTR _Arr$[ebp+32], xmm0
    movsd   xmm0, QWORD PTR __real@bfeb13b15d5aa410
    movsd   QWORD PTR _Arr$[ebp+40], xmm0
    movsd   xmm0, QWORD PTR __real@bfe2c2355f07776e
    movsd   QWORD PTR _Arr$[ebp+48], xmm0
    ...
    push    1036128                 ; 000fcf60H
    push    0
    lea eax, DWORD PTR _Arr$[ebp+202272]
    push    eax
    call    _memset
    add esp, 12                 ; 0000000cH
; Line 106
    mov ecx, DWORD PTR _Ind$[ebp]
    fld QWORD PTR _Arr$[ebp+ecx*8]
; Line 107
    mov ecx, DWORD PTR __$ArrayPad$[ebp]
    xor ecx, ebp
    call    @__security_check_cookie@4
    mov esp, ebp
    pop ebp
    ret 0
_tfuuuuuuu ENDP
_TEXT   ENDS
END

初始化器仍存储在全局中。但是，请注意如何在内部为每个值命名，并为数组中的每个值生成2条移动指令。创建这些名称和明确的动作是为什么生成代码需要这么长时间的原因。

现在是gcc 4.8.5版本：

    .file   "MyLBP.c"
    .section    .rodata
    .align 32
.LC0:
    .long   0
    .long   1080082432
    .long   547853659
    .long   1071734525
    .long   508238255
    .long   1071602032
    .long   2595749041
    .long   -1076305010
    .long   3223218337
    .long   -1075470558
    ...
    .text
    .globl  tfuuuuuuu
    .type   tfuuuuuuu, @function
tfuuuuuuu:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    subq    $1238416, %rsp
    movl    %edi, -1238404(%rbp)
    leaq    -1238400(%rbp), %rax
    movl    $.LC0, %ecx
    movl    $1238400, %edx
    movq    %rcx, %rsi
    movq    %rax, %rdi
    call    memcpy                       ;   <--------------  call to memcpy
    movl    -1238404(%rbp), %eax
    cltq
    movq    -1238400(%rbp,%rax,8), %rax
    movq    %rax, -1238416(%rbp)
    movsd   -1238416(%rbp), %xmm0
    leave
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size   tfuuuuuuu, .-tfuuuuuuu
    .ident  "GCC: (GNU) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-16)"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

gcc不会生成明确的指令来复制每个值，而是仅调用memcpy来将值从全局数据复制到本地数组中，因此生成初始化代码要快得多。

所以故事的寓意是MSVC在初始化局部变量方面效率很低。

此外，如评论中所述，这是confirmed bug，将在VS 2019中修复。

Answer 2

是否

const，无论何时输入函数并到达声明，都必须构造一个非static函数局部。您的编译器正在花费时间来生成代码以在运行时执行该操作，而当初始化程序过长时，这可能会很艰巨。

通过比较，这种形式的static可以将其初始值插入可执行文件中的某个位置，而无需运行时加速。

如果您确实看到编译时间有很大的不同（尤其是1.2MB的数据不是很多），那么听起来编译器确实存在QoI问题。这两段代码从根本上是不同的，并且通常需要避免对要驻留在“堆栈上”的事物进行大量初始化。

C / C ++中的const数组和静态const数组有什么区别

2 个答案: