C ++中的编译器指令重新排序优化（以及抑制它们的原因）

Question

我已将我的代码缩减为以下内容，这在保留我感兴趣的编译器输出的同时尽可能简单。

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
}

将 VC10 与 /O2 和 /Ob1 一起使用，生成的程序集几乎反映了上述 C++ 代码中的指令顺序。由于本地数组 ar 仅在条件失败时传递给 bar()，否则未使用，我希望编译器优化为以下内容。

if((used & some_global_array[0]) != 0)
{
    return;
}

// Now do the copying to ar and call bar(ar)...

编译器不这样做是因为它在一般情况下很难识别这种优化吗？或者它是否遵循一些禁止它这样做的严格规则？如果是这样，为什么？有什么方法可以提示它这样做不会改变我的程序的语义？

注意：显然，仅通过重新排列代码来获得优化的输出是微不足道的，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 如何 在这种（有意简化的）情况下这样做。

Answer 1

这可能没有得到优化的原因是全局数组。编译器无法事先知道，例如，访问some_global_array[99] 是否会导致生成某种异常/信号，因此它必须执行整个循环。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的截然不同的输出：

// 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（或者我可能遗漏了其他东西）。

Answer 2

没有“严格的规则”来控制允许编译器输出哪种汇编语言。如果编译器可以确定由于某些前提条件不需要执行一段代码（因为它没有副作用），那么绝对允许将整个代码短路。

这种优化在一般情况下可能相当复杂，您的编译器可能不会付出所有努力。如果这是性能关键代码，那么您可以微调您的源代码（按照您的建议）以帮助编译器生成最佳汇编代码。不过，这是一个反复试验的过程，您可能需要为下一个版本的编译器再次这样做。