GCC似乎错过了简单的优化

Question

我试图引入一个具有三元操作符语义的泛型函数：E1 ? E2 : E3。我看到编译器能够消除E2或E3之一的计算，这取决于三元操作符的E1条件。然而，GCC在ternary函数调用的情况下(即使E2/E3没有副作用)也忽略了这一优化。

在下面的清单中，函数ternary被写成类似于三元操作符的行为。然而，GCC可能会对函数f发出很大的调用，这对于某些输入值(对三元操作符来说是这样做的)来说似乎是可以消除的，因为f是用纯属性声明的--请看安理会生成的汇编代码的龙芯链接。

这是在GCC (优化空间)中可以改进的东西，还是C++标准明确禁止这种优化？

// Very heavy function
int f() __attribute__ ((pure));

inline int ternary(bool cond, int n1, int n2) {
    return cond ? n1 : n2;
}

int foo1(int i) {
    return i == 0 ? f() : 0;
}

int foo2(int i) {
    return ternary(i == 0, f(), 0);
}

使用-O3 -std=c++11的组装清单

foo1(int):
  test edi, edi
  jne .L2
  jmp f()
.L2:
  xor eax, eax
  ret
foo2(int):
  push rbx
  mov ebx, edi
  call f()
  test ebx, ebx
  mov edx, 0
  pop rbx
  cmovne eax, edx
  ret

https://godbolt.org/z/HfpNzo

Answer 1

我看到编译器能够根据三值操作符的E2或E3条件(只要E2/E3没有副作用)来消除E1或E1的计算。

编译器并没有消除它；它只是从一开始就没有将其优化为cmov。 C++抽象机器不计算三元操作符的未使用侧。

int a, b;
void foo(int sel) {
    sel ? a++ : b++;
}

像这样编译(哥德波特 )

foo(int):
    test    edi, edi
    je      .L2                # if(sel==0) goto
    add     DWORD PTR a[rip], 1   # ++a
    ret
.L2:
    add     DWORD PTR b[rip], 1   # ++b
    ret

如果任何输入都没有任何副作用，则三元操作符只能对asm cmov进行优化.否则它们就不完全等同了。

在抽象机器(即gcc的优化器的输入)中，您的foo2 foo1 总是调用 f()**，，而您的**foo1没有调用。并不奇怪foo1是这样编译的。

要用这种方式编译f()**.**，必须优化对的调用--它总是被调用来为ternary()创建一个arg。

这里有一个遗漏的优化，您应该报告GCC的bugzilla (使用missed-optimization关键字作为标记)。bug.cgi?product=gcc

对int f() __attribute__ ((pure)); 的调用应该能够优化。可以读取全局，但不能有任何副作用。 (https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Common-Function-Attributes.html)

正如@melpomene在评论中发现的那样，int f() __attribute__ ((const));确实为您提供了您想要的优化。一个__attribute__((const))函数甚至不能读取全局，只能读取它的args。(因此，如果没有args，则必须始终返回常量。)

HVD指出gcc没有任何f()的成本信息。即使它可以优化对((pure)) f()的调用，也可以优化对((const)) f的调用，可能是因为它不知道它比一个条件分支更昂贵吗？可能用配置文件引导的优化编译会说服gcc去做些什么？

但考虑到它在((const)) f中对foo2的调用是有条件的，gcc可能不知道它能优化对((pure))函数的调用吗？也许它只能对它们进行CSE (如果没有编写全局代码)，但不能完全从基本块中优化？或者，当前的优化器可能只是没有利用。就像我说的，看上去是个漏掉的小虫子。