Question

考虑这段代码;

#define A 5
#define B 3

int difference = A - B;

在编译时将“差异”的值硬编码为“2”，还是在运行时计算？

Answer 1

A和B宏有点分散注意力。这样：

#define A 5
#define B 3

int difference = A - B;

完全等同于：

int difference = 5 - 3;

所以我们来讨论后者。

5 - 3是一个常量表达式，它是一个“可以在翻译期间而不是在运行时进行评估的表达式，因此可以在常量可能出现的任何地方使用”。它也是一个*整型常量表达式。例如，case标签必须是一个整型常量表达式，所以你可以这样写：

switch (foo) {
    case 2: /* this is a constant */
    ...
}

或者这个：

switch (foo) {
    case 5 - 3: /* this is a constant expression */
    ...
}

但请注意，该定义表明可以在翻译期间进行评估，而不是必须。有些上下文需要常量表达式，在这些上下文中，表达式必须在编译时进行评估。

但假设在某个函数中声明difference，则初始值设定项不是这些上下文之一。

任何值得为它支付的编译器（即使它是免费的）都会在编译时将5 - 3减少到2，并生成在{{1}中存储值2的代码}}。但并不要求这样做。 C标准规定了程序的行为;它没有指定必须如何实现该行为。但可以肯定的是，假设您使用的任何编译器都将difference替换为5 - 3。

即使你写：

编译器可以合法生成将值int difference = 2;加载到寄存器中的代码，从中减去5，并将寄存器的内容存储到3。这将是一件愚蠢的事情，但语言标准并不排除它。

只要最终结果是difference的值为difference，语言标准就不关心它是如何完成的。

另一方面，如果你写：

然后编译器必须计算结果，以便它可以诊断错误（你不能有两个具有相同值的案例标签。

最后，如果在文件范围（任何函数之外）定义switch (foo) { case 5 - 3: /* ... */ case 2: /* ... */ }，则初始值必须是常量。但在这种情况下的真正区别不在于是否会在编译时评估difference，而是你是否允许使用非常量表达式。

参考：2011 C标准的最新草案是N1570（大PDF）;常数表达式将在6.6节中讨论。

Answer 2

标准没有指明这种事情。它没有提到像这样的潜在优化（并且有充分的理由。标准定义了语义，而不是实现）。

为什么不查看编译器的反汇编？这将给你一个明确的答案。

...

让我们这样做。

以下是VC ++ 10的输出：

#include <iostream>

#define A 5
#define B 3

int main() {
    int x = A - B;
    std::cout << x;  // make sure the compiler doesn't toss it away
010A1000  mov         ecx,dword ptr [__imp_std::cout (10A2048h)]  
010A1006  push        2  
010A1008  call        dword ptr [__imp_std::basic_ostream<char,std::char_traits<char> >::operator<< (10A2044h)]  
    return 0;
010A100E  xor         eax,eax

正如您所看到的，它只是将x的出现替换为静态值2并将其推送到堆栈以调用cout。它没有在运行时评估表达式。

常量之间的算术运算

2 个答案: