传递参数的 C++ 编译器优化答案

【问题标题】：C++ compiler optimization of passed arguments传递参数的 C++ 编译器优化
【发布时间】：2010-09-21 21:48:03
【问题描述】：

我正在使用可以在运行时启用/禁用报告的日志记录模块。调用通常是这样的：

WARN(
     "Danger Will Robinson! There are "
     + boost::lexical_cast<string>(minutes)
     + " minutes of oxygen left!"
);

我正在为 WARN 使用内联函数，但我很好奇在幕后进行了多少优化 - 评估整个程序中的参数会很昂贵。 WARN 函数是这样的：

bool WARNINGS_ENABLED = false;
inline void WARN(const string &message) {
    if (!WARNINGS_ENABLED) {
       return;
    }
    // ...
}

鉴于构造字符串参数没有副作用，编译器会优化它吗？是否需要一定程度的优化（g++ 中的 -Ox 用于某些 x）？

【问题讨论】：

标签： c++ optimization compiler-construction arguments

【解决方案1】：

我猜它只有在可以证明没有副作用的情况下才有机会对其进行优化（对于昂贵的函数调用，编译器可能很难做到这一点）。

我不是 boost 专家，但我猜有一种方法可以构造一个 lambda，只有在 WARNINGS_ENABLED 为真时才会对它进行评估以生成字符串。比如……

inline void warnFunc(some_boost_lambda &message_generator) {
  if (WARNINGS_ENABLED) {
    cerr << message_generator() << endl;
  }
}

#define WARN(msg) warnFunc(...insert boost magic here to turn msg into a lambda...)

【讨论】：

是的，你的想法很有效。刚刚用 boost::lambda 对其进行了测试（也没有专家，但它很简单）
是的，你的想法很有效。刚刚用 boost::lambda 测试了它（也没有专家，但它是直截了当的）。这是带有输出的示例：codepad.org/PmUh7AHj
不错的工作 litb - 但这还不是一个完整的解决方案（还），因为您尚未证明何时评估 lambda，并且您没有向用户隐藏 lambda。
正确。太糟糕了。另一个 c++1x lambda 将发挥作用的地方:)
#define LOGPARAM(...) []() -> 字符串 { 返回 VA_ARGS; } \n 模板 void log(T t) { if(WARNINGS_ENABLED) cerr (42))); ... \n yay 在 gcc 的 lambda 分支上工作 :)

【解决方案2】：

您可以使用 -S 选项检查 GCC/G++ 的功能。这将在实际组装之前输出代码 - 请参阅gcc(1)。

在这种情况下，GCC 和 G++ 的行为或多或少是相同的。所以我先把代码翻译成C来做进一步的测试：

char WARNINGS_ENABLED = 0;

inline void WARN(const char* message) {
    if (!WARNINGS_ENABLED) {
        return;
    }
    puts(message);
}

int main() {
    WARN("foo");
    return 0;
}

运行 gcc -O3 -S file.c 并查看输出文件 'file.s'
您会看到 GCC 没有删除任何内容！

这不是您要求的，但为了让编译器有机会优化该代码，您必须使 WARNINGS_ENABLED 常量。另一种方法是将其设为 static 并且不更改该文件中的值。但是：将其设为静态会产生符号无法导出的副作用。

static const char WARNINGS_ENABLED = 0;

inline void WARN(const char* message) {
  if (!WARNINGS_ENABLED) {
      return;
  }
  puts(message);
}

int main() {
    WARN("foo");
    return 0;
}

GCC 然后彻底清理代码。

【讨论】：

非常好的答案！不幸的是，日志记录行为必须能够在运行时被操纵。

【解决方案3】：

你不能用预处理器定义整个事情吗？

void inline void LogWarning(const string &message) 
{
  //Warning
}

#ifdef WARNINGS_ENABLED
#define WARN(a) LogWarning(a)
#else
#define WARN(a)
#endif

这就是 ASSERT() 宏的工作原理。 WARN 中括号内的所有代码甚至都没有通过预处理器到达编译器。这意味着您可以做其他事情，例如

#ifdef WARNINGS_ENABLED
// Extra setup for warning
#endif
//....
WARN(uses setup variables)

它会以两种方式编译。

至于让优化器意识到括号中没有副作用，您可以在其中放置一些很难证明的非常复杂的语句（即高级字符串操作）。

【讨论】：

它必须能够运行时切换，但这肯定是一个可行的编译时解决方案。
所以你的问题是：给定一个函数 X(params){if (b){quit};...} 编译器会延迟计算参数直到 if 之后吗？那将是令人印象深刻的。由于分支是动态的，编译器不太可能优化它。
是的，这就是我要问的！除了编译器可以摆脱调用并内联... 中的内容。就像其他人指出的那样，编译器需要能够证明在传递参数时没有外部副作用，这似乎相当困难。

【解决方案4】：

如果您需要能够在运行时选择性地启用和禁用警告，编译器将无法优化调用。

您需要将您的函数重命名为 WARN2 并添加如下宏：

#define WARN(s) do {if (WARNINGS_ENABLED) WARN2(s);} while (false)

这将阻止在运行时对 s 进行评估，除非您启用了警告。

do-while 是一种技巧，它允许在代码中的任何地方使用它（裸语句、带括号的 if 块中的语句、不带括号的 if 块中的语句、带括号和不带括号的 while 语句等） .

【讨论】：

是的——很明显，需要在内联函数上使用宏。
+1 但这应该是：#define WARN(s) do { if (WARNINGS_ENABLED) WARN2(s); } 而（假）
@Tom，你是对的，它不会，但你读过提问者的代码吗？它说“内联无效”。
@Greg，谢谢你，我试图记住确保代码在带括号/不带括号的 if/while/do 语句内部/外部工作的技巧。纳入答案。
它是那些“显而易见”的解决方案之一——这就是它的出色之处。我只是想找出其通用应用程序中的缺陷。

【解决方案5】：

不，编译器应该不在任何情况下优化代码，除非全局 WARNING_ENABLED 声明为 const。

顺便说一句，如果 WARN 是内联函数，您仍然会为消息构造付出代价（在您的示例中使用 lexical_cast 和 operator+ 字符串时效率非常低下），即使它被禁用。

以下是一些高效（在禁用运行时时开销最小（使用分支预测 CPU 时接近于零））logging macros，它们支持函数和流式日志记录。

【讨论】：