如果在编译时知道边缘条件，我该如何取消调用？答案

【问题标题】：How can I elide a call if an edge condition is known at compile time?如果在编译时知道边缘条件，我该如何取消调用？
【发布时间】：2011-12-01 06:21:54
【问题描述】：

我有以下情况：有大量模板，例如 std::vector，它们会调用 memmove() 来移动数组的一部分。有时他们会想要“移动”长度为零的部分——例如，如果数组尾部被移除（如std::vector::erase()），他们会想要移动数组的其余部分，这会发生长度为零，并且在编译时将知道该零（我看到了反汇编 - 编译器知道）但编译器仍会发出 memmove() 调用。

所以基本上我可以有一个包装器：

inline void callMemmove( void* dest, const void* source, size_t count )
{
   if( count > 0 ) {
       memmove( dest, source, count );
   }
}

但是如果count 在我不想要的编译时未知，这会引入额外的运行时检查。

是否有可能使用__assume hint 向编译器指示如果它确定count 为零，它应该消除memmove()？

【问题讨论】：

你希望用这个保存什么？似乎是微微优化？您要保存两个分支（查看memmove 的基本 gnu 实现）？
@Nim：分支，对memmove() 的调用以及（最重要的部分）允许优化memmove() 调用周围的一些代码 - 没有调用意味着它的参数准备是并不需要。是的，它是微秒，但它可以节省微秒。
哦，来吧，伙计们，尖牙似乎有足够的经验知道“过早的优化是万恶之源”，除非你有严重的理由，否则你不应该实现自己的向量。在某些情况下，两者都有原因，现在让我们假设这是其中之一，让我们尝试解决问题，而不是宣布它没有问题。
奇怪的是，当编译器已经检测到长度为 0 时，它应该发出对 memmove 的调用。实际上，调用应该是内联的，零大小的循环会被检测到并被忽略。为什么没有发生这种情况？您是否链接到动态运行时？如果是这样，请为 memmove 编写一个包装器，看起来就像你在上面写的那样。
@Konrad Rudolph：AFAIK 原因是 memmove() 是在 Visual C++ 运行时源中的汇编中实现的，而不是提供给编译器的。

标签： c++ visual-c++ optimization compiler-optimization

【解决方案1】：

__assume 的意义在于告诉编译器在优化时跳过部分代码。在您提供的链接中，示例是使用 switch 构造的 default 子句给出的 - 那里的提示告诉编译器该子句永远不会到达，即使理论上它可以。您基本上是在告诉优化器，“嘿，我知道得更好，把这段代码扔掉吧”。

对于default，你不能不写（除非你覆盖了cases中的整个范围，这有时会出现问题），因为它会导致编译错误。所以你需要提示来优化代码你知道是不需要的。

在您的情况下 - 代码可以到达，但并非总是如此，因此 __assume 提示对您没有多大帮助。您必须检查 count 是否真的为 0。除非您确定它只能是 0，否则不要将其写入。

【讨论】：

【解决方案2】：

此解决方案使用C++ compile-time constant detection 中描述的技巧 - 该技巧使用编译时间整数零可以转换为指针的事实，并且可以与重载一起使用以检查“编译时间已知”属性。

struct chkconst {
  struct Small {char a;};
  struct Big: Small {char b;};
  struct Temp { Temp( int x ) {} };
  static Small chk2( void* ) { return Small(); }
  static Big chk2( Temp  ) { return Big(); }
};

#define is_const_0(X) (sizeof(chkconst::chk2(X))<sizeof(chkconst::Big))
#define is_const(X) is_const_0( int(X)-int(X) )

#define memmove_smart(dst,src,n) do { \
    if (is_const(n)) {if (n>0) memmove(dst,src,n);} \
    else memmove(dst,src,n); \
  } while (false)

或者，在您的情况下，无论如何您只想检查零，因此可以直接使用 is_const_0 以获得最大的简单性和可移植性：

#define memmove_smart(dst,src,n) if (is_const_0(n)) {} else memmove(dst,src,n)

注意：此处的代码使用的 is_const 版本比链接问题中的更简单。这是因为在这种情况下，Visual Studio 比 GCC 更符合标准。如果针对 gcc，您可以使用以下 is_const 变体（适用于处理所有可能的整数值，包括负数和 INT_MAX）：

#define is_const_0(X) (sizeof(chkconst::chk2(X))<sizeof(chkconst::Big))
#define is_const_pos(X) is_const_0( int(X)^(int(X)&INT_MAX) )
#define is_const(X) (is_const_pos(X)|is_const_pos(-int(X))|is_const_pos(-(int(X)+1)))

【讨论】：

在所有采用外部迭代器的操作中，实现不可能知道传入的迭代器不是来自同一个容器，因此不能使用memcpy，erase也是如此（如果你删除了中间的一个元素，并且除此之外还有两个以上的元素，则保证范围是重叠的）。另一方面，您可以在增加缓冲区时使用memcpy，因为这样可以保证源和目标不重叠。
不，这是普通的函数解析，甚至没有模板。 x(void *a) 在 value 为零常量时使用，x(Temp a) 否则使用（Temp 可以从 int 构造，但它不是零的首选重载）。我也觉得超酷。这个想法的原始来源似乎是encode.ru/threads/396-C-compile-time-constant-detection
@sharptooth 这不是 SFINAE，但可能会在 SFINAE 中使用。关于答案，我认为这很酷，但我真的不明白这对解决问题有何帮助。前提（据我所知）是在编译时已知为0的情况下，编译器没有删除if (count > 0)，如何将compile_time_constant_0 > 0更改为sizeof(X) > sizeof(Y)影响编译器如何生成代码？（假设在编译时 0 是已知的，那么两者都应该同样容易优化）下一个问题是Sharptooth 是如何得出这个结论的......
@DavidRodríguez-dribeas 不，问题是不同的 - 当使用条件时，如果 (count > 0) 和 memmove 被正确地省略为已知零，但是当值是时 if 仍然保留在那里不知道编译时间，带来不必要的开销。使用此解决方案没有开销，但消除了零移动。
为什么gcc版本比较复杂？

【解决方案3】：

我认为您误解了__assume 的含义。当它知道值是什么时，它不会告诉编译器改变它的行为，而是告诉它当它不能自己推断时，值将是什么。

在您的情况下，如果您告诉__assume count > 0 它将跳过测试，因为您已经告诉它结果将始终为true，它将删除条件并调用@987654325 @总是，这正是你想要避免的。

我不知道 VS 的内在函数，但在 GCC 中有一个可能/不太可能内在函数 (__builtin_expect((x),1)) 可用于提示编译器至于哪个是最可能的测试结果。这不会删除测试，但会布局代码，以便最可能（如根据您的定义）分支更有效（不会分支）。

【讨论】：

VS 没有类似的可能/不太可能，这很可悲。
我似乎记得默认情况下它假定第一个分支（if）被采用，这意味着如果这是最不期望的分支，您可能能够通过还原来影响生成的代码条件和 if/else 子句
@David Rodríguez - dribeas：当你有一个没有else 的if 时，这个技巧就行不通了。
if (not condition) {} else { body }?或者您的意思是编译器将生成与if (condition) { body } 中相同的代码？从代码位置的角度来看，它们会生成相同的东西，代码会在if所在的位置，并且会有跳转到最后，但我不确定实际测试/跳转是否相同和/或 cpu 是否会以不同方式处理它

【解决方案4】：

如果可以重命名 memmove，我认为是这样的会做 - http://codepad.org/s974Fp9k

struct Temp {
  int x;
  Temp( int y ) { x=y; }
  operator int() { return x; };
};

void memmove1( void* dest, const void* source, void* count ) {
  printf( "void\n" );
}

void memmove1( void* dest, const void* source, Temp count ) {
  memmove( dest, source, count );
  printf( "temp\n" );
}

int main( void ) {
  int a,b;
  memmove1( &a,&b, sizeof(a) );
  memmove1( &a,&b, sizeof(a)-4 );
}

我认为如果没有课程，同样可能 - 必须查看转换规则确认一下。

还应该可以重载原始的 memmove()，例如。通过传递一个对象（如 Temp(sizeof(a)) 作为第三个参数。

不确定哪种方式更方便。

【讨论】：