为什么某些编译器优化if(a>0)而不是if(*(&a)>0)？

Question

假设我已经在全球范围内声明：

const int a =0x93191;

在主要功能中，我有以下条件：

if(a>0)
    do_something

我注意到的一件尴尬的事情是，RVDS编译器将删除if语句，并且对象文件中没有分支/jmp。

如果我写：但是：

if(*(&a)>0)
    do_something

if (cmp和branch)将位于已编译的对象文件中。

相反，GCC确实使用(-O1、-O2或-O3)对两者进行优化：

#include <stdio.h>
const a = 3333;

int main()
{
    if (a >333)
        printf("first\n");

return 0;
}

用 -O3:编译的

(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main:
0x0000000100000f10 <main+0>:    push   %rbp
0x0000000100000f11 <main+1>:    mov    %rsp,%rbp
0x0000000100000f14 <main+4>:    lea    0x3d(%rip),%rdi        # 0x100000f58
0x0000000100000f1b <main+11>:   callq  0x100000f2a <dyld_stub_puts>
0x0000000100000f20 <main+16>:   xor    %eax,%eax
0x0000000100000f22 <main+18>:   pop    %rbp
0x0000000100000f23 <main+19>:   retq   
End of assembler dump.

而为了

#include <stdio.h>
const a = 3333;

int main()
{
        if (*(&a) >333)
                printf("first\n");

return 0;
}

将给予：

(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main:
0x0000000100000f10 <main+0>:    push   %rbp
0x0000000100000f11 <main+1>:    mov    %rsp,%rbp
0x0000000100000f14 <main+4>:    lea    0x3d(%rip),%rdi        # 0x100000f58
0x0000000100000f1b <main+11>:   callq  0x100000f2a <dyld_stub_puts>
0x0000000100000f20 <main+16>:   xor    %eax,%eax
0x0000000100000f22 <main+18>:   pop    %rbp
0x0000000100000f23 <main+19>:   retq   
End of assembler dump.

GCC将两者视为相同(应该如此)，而RVDS则不一样?

我试着检查使用volatile的影响，在RVDS中，它确实放弃了if(a>333)，但是gcc没有：

#include <stdio.h>
volatile const a = 3333;

int main()
{
    if (a >333)
        printf("first\n");

return 0;
}

(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main:
0x0000000100000f10 <main+0>:    push   %rbp
0x0000000100000f11 <main+1>:    mov    %rsp,%rbp
0x0000000100000f14 <main+4>:    cmpl   $0x14e,0x12a(%rip)        # 0x100001048 <a>
0x0000000100000f1e <main+14>:   jl     0x100000f2c <main+28>
0x0000000100000f20 <main+16>:   lea    0x39(%rip),%rdi        # 0x100000f60
0x0000000100000f27 <main+23>:   callq  0x100000f36 <dyld_stub_puts>
0x0000000100000f2c <main+28>:   xor    %eax,%eax
0x0000000100000f2e <main+30>:   pop    %rbp
0x0000000100000f2f <main+31>:   retq   
End of assembler dump.

在我使用的RVDS编译器版本中可能有一些bug。

Answer 1

优化是编译器的实现细节。实现它们需要时间和精力，编译器编写人员通常关注于语言的共同用途(例如，极不频繁的优化代码的投资回报几乎为零)。

尽管如此，这两段代码有一个重要的区别，在第一种情况下，a不是odr使用的，只用作rvalue，这意味着它可以作为编译时间常量处理。也就是说，当直接使用a时(不使用address-of，没有绑定到它的引用)编译器立即替换该值必须由编译器知道，而不需要访问变量，因为它可以用于需要常量表达式的上下文中(即定义数组的大小)。

在第二种情况下，使用a -使用odr，获取地址并读取该位置的值。编译器必须在将结果传递给优化器之前生成执行这些步骤的代码。然后，优化器可以检测到它是一个常量，并用值替换整个操作，但这比编译器本身填充值的前一种情况要复杂一些。

Answer 2

编译器需要经过多大的复杂程度才能找到“这是我能找出的实际值的东西”，这并不是无限的。如果您编写了一个足够复杂的语句，编译器就会简单地说：“我不知道值是什么，我会生成代码来计算它”。

对于编译器来说，这是完全有可能的，因为它不会改变。但是，也有可能一些编译器在这个过程中“放弃”--这也可能取决于编译链中的这个分析是在哪里完成的。

这可能是"as-if“规则的一个相当典型的例子--允许编译器执行任何生成结果的优化--”如果“执行。

话虽如此，但这应该是相当微不足道的(而且按照注释，编译器应该与a一样同意a)，所以它不排除比较似乎很奇怪。