为什么有些编译器会优化 if(a>0) 而不是 if(*(&a)>0)？

Question

假设我已经在全局范围内声明：

const int a =0x93191;

在主函数中我有以下条件：

if(a>0)
    do_something

我注意到一个尴尬的事情是RVDS 编译器将删除if 语句并且目标文件中没有分支/jmp。

但是如果我写：

if(*(&a)>0)
    do_something

if（cmp 和 branch）将在编译的目标文件中。

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相比之下，GCC 使用 (-O1 或 -O2 或 -O3) 进行优化：

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

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

return 0;
}

使用 -O3 编译：

(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.

对于

#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 则不同？

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我尝试检查使用 volatile 的影响，在 RVDS 中它确实删除了 if(a>333)，但 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.

我使用的 RVDS 编译器版本可能存在一些错误。

Answer 1

优化是编译器的实现细节。实现它们需要时间和精力，编译器编写者通常专注于语言的常见用途（即优化极不频繁​​代码的投资回报几乎为零）。

话虽如此，这两段代码有一个重要的区别，在第一种情况下，a 不是 odr-used，仅用作右值，这意味着它可以作为编译时间常数处理。也就是说，当直接使用a（没有地址，没有绑定到它的引用）时，编译器会立即替换其中的值。编译器必须在不访问变量的情况下知道该值，因为它可以在以下上下文中使用需要常量表达式（即定义数组的大小）。

在第二种情况下，a 是 odr-used，获取地址并读取该位置的值。在将结果传递给优化器之前，编译器必须生成执行这些步骤的代码。优化器反过来可以检测到它是一个常量并将整个操作替换为该值，但这比之前编译器自己填充值的情况要复杂一些。

Answer 2

编译器将通过找出“这是我可以弄清楚实际值是什么”的复杂程度，并不是无限的。如果你写了一个足够复杂的语句，编译器只会说“我不知道值是什么，我会生成代码来计算它”。

编译器完全有可能确定它不会改变。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哪个位置进行了这种分析。

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

说了这么多，这应该是相当微不足道的（根据 cmets，编译器应该考虑 *(&a) 与 a 相同），所以它没有摆脱比较似乎很奇怪。