如果对变量进行初始化，编译器的性能会受到什么影响？

Question

萨特说：

在C和C++的低效率传统中，编译器通常不需要初始化变量，除非您显式地初始化它(例如，局部变量，被遗忘的成员从构造函数初始化程序列表中省略)

我一直在想，为什么编译器不初始化原语，比如int32，然后浮动到0。如果编译器初始化它，性能会受到什么影响？它应该比不正确的代码更好。

Answer 1

事实上，这个论点是不完整的。统一变量可能有两个原因:效率和缺乏合适的缺省值。

1)效率

大多数情况下，C编译器只是汇编翻译程序的C，而没有进行任何优化。

如今，我们有了智能编译器和消除死商店，在大多数情况下，这将消除冗余存储。演示：

int foo(int a) {
    int r = 0;
    r = a + 3;
    return r;
}

转化为：

define i32 @foo(i32 %a) nounwind uwtable readnone {
  %1 = add nsw i32 %a, 3
  ret i32 %1
}

不过，在某些情况下，即使是更聪明的编译器也无法消除冗余存储，这可能会产生影响。对于后来被分段初始化的大型数组..。编译器可能没有意识到所有的值最终都会被初始化，因此不会删除冗余的写操作：

int foo(int a) {
    int* r = new int[10]();
    for (unsigned i = 0; i <= a; ++i) {
        r[i] = i;
    }
    return r[a % 2];
}

注意以下对memset的调用(我需要用()作为new调用的后缀，这是值初始化)。即使0是不需要的，它也没有被消除。

define i32 @_Z3fooi(i32 %a) uwtable {
  %1 = tail call noalias i8* @_Znam(i64 40)
  %2 = bitcast i8* %1 to i32*
  tail call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* %1, i8 0, i64 40, i32 4, i1 false)
  br label %3

; <label>:3                                       ; preds = %3, %0
  %i.01 = phi i32 [ 0, %0 ], [ %6, %3 ]
  %4 = zext i32 %i.01 to i64
  %5 = getelementptr inbounds i32* %2, i64 %4
  store i32 %i.01, i32* %5, align 4, !tbaa !0
  %6 = add i32 %i.01, 1
  %7 = icmp ugt i32 %6, %a
  br i1 %7, label %8, label %3

; <label>:8                                       ; preds = %3
  %9 = srem i32 %a, 2
  %10 = sext i32 %9 to i64
  %11 = getelementptr inbounds i32* %2, i64 %10
  %12 = load i32* %11, align 4, !tbaa !0
  ret i32 %12
}

2)违约？

另一个问题是缺乏合适的价值。虽然float完全可以初始化为NaN，但整数又如何呢？没有一个整数值表示没有值，根本没有！0是一个候选值(包括其他的)，但是有人可能会说它是最糟糕的候选值之一:它是一个非常可能的数字，因此可能对手头的usecase有一个特定的含义；您确定这个意思是默认的吗？

思想食粮

最后，统一变量有一个很好的优点:它们是可检测的。编译器可能会发出警告(如果它足够聪明的话)，而将引发错误。这使得的逻辑问题可以检测到，并且只有检测到的内容才能被纠正。

当然，哨兵值(如NaN )也同样有用。不幸的是。整数没有。

Answer 2

初始化可能会影响性能的方式有两种。

首先，初始化变量需要时间。当然，对于单个变量，它可能可以忽略不计，但正如其他人所建议的，它可以与大量的变量、数组等一起使用。

第二，谁说零是合理的违约？对于每一个对零是有用的缺省值的变量，可能还有另一个不适用的变量。在这种情况下，如果你真的初始化为零，那么你将这个变量重新初始化为你想要的任何值，就会招致更多的开销。实际上，您需要支付两次初始化开销，而不是在未发生默认初始化时支付一次。请注意，无论您选择什么作为默认值，零或其他值，这都是正确的。

考虑到开销的存在，不初始化和让编译器捕获对未初始化变量的引用通常更有效。

Answer 3

基本上，变量引用内存中可以修改以保存数据的位置。对于一个统一的变量，程序所需要知道的就是这个位置，编译器通常会提前找出这一点，所以不需要指令。但是，当您希望初始化它(也就是说，0)时，程序需要使用额外的指令来实现。

一种想法可能是，在程序启动时，使用memset将整个堆清零，然后初始化所有静态内容，但在读取之前不需要对任何动态设置的堆进行初始化。对于基于堆栈的函数来说，这也是一个问题，每次调用函数时，都需要将它们的堆栈帧归零。简而言之，允许变量默认为未定义更有效，特别是当堆栈经常被新调用的函数覆盖时。