visual编译器指令在C++中重新排序优化(以及禁止它们的原因）

visual Compiler instruction reordering optimizations in C++ (and what inhibits them)

本文关键字：优化 禁止 排序 指令 编译器 C++ 新排序 visual      更新时间：2023-10-16

我已经将代码简化为以下内容，这是我所能做到的最简单的内容，同时保留了我感兴趣的编译器输出。

void foo(const uint64_t used)
{
    uint64_t ar[100];
    for(int i = 0; i < 100; ++i)
    {
        ar[i] = some_global_array[i];
    }
    const uint64_t mask = ar[0];
    if((used & mask) != 0)
    {
        return;
    }
    bar(ar); // Not inlined
}

使用带有/O2和/Ob1的VC10，生成的程序集在很大程度上反映了上述C++代码中的指令顺序。由于本地数组ar只有在条件失败时才传递给bar()，并且在其他情况下是未使用的，所以我希望编译器优化到以下内容。

if((used & some_global_array[0]) != 0)
{
    return;
}
// Now do the copying to ar and call bar(ar)...

编译器之所以不这样做，是因为它在一般情况下很难识别这样的优化吗？还是它遵循了一些严格的规则，禁止它这样做？如果是这样的话，为什么？我有没有办法给它一个提示，这样做不会改变我的程序的语义？

注意：很明显，只需重新排列代码就可以获得优化的输出，但我感兴趣的是为什么编译器在这种情况下不会优化，而不是在这种（有意简化的）情况下如何优化。

这可能是全局数组没有得到优化的原因。编译器事先无法知道，例如，访问some_global_array[99]是否会导致生成某种异常/信号，因此必须执行整个循环。如果全局数组是在同一个编译单元中静态定义的，情况会大不相同。

例如，在LLVM中，全局数组的以下三个定义将产生该函数截然不同的输出：

// this yields pretty much what you're seeing
uint64_t *some_global_array; 
// this calls memcpy and then performs the conditional check
uint64_t some_global_array[100] = {0};
// this calls memset (not memcpy!) on the ar array and then bar directly (no 
// conditional checks since the array is const and filled with 0s, so the if
// is always false) 
const uint64_t some_global_array[100] = {0};

第二个非常令人费解，但它可能只是错过了优化（或者我错过了其他东西）。

没有"严格的规则"来控制编译器可以输出什么样的汇编语言。如果编译器可以确定，由于某些先决条件，某个代码块不需要执行（因为它没有副作用），那么它绝对允许短路整个代码块。

在一般情况下，这种优化可能相当复杂，您的编译器可能不会花那么多精力。如果这是性能关键代码，那么您可以（按照您的建议）微调源代码，以帮助编译器生成最佳的汇编代码。不过，这是一个反复尝试的过程，对于下一版本的编译器，您可能需要再次尝试。

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