为什么检查没有被优化

Question

今天我开始使用检查两个布尔值的分支。我很确定在某些优化级别上它们只会被添加然后检查，但 gcc 和 clang 不是这种情况。为什么 gcc 不通过​​用加法和一个检查替换它们来优化两个布尔检查？让我给你看一个例子：

void test(bool a, bool b)
{ 
    // Branch 1
    if (a && b)
    {
        std::cout << "Branch 1";
    }

    // Branch 2
    if (static_cast<int>(a) + static_cast<int>(b))
    {
        std::cout << "Branch 2";
    }
}

gcc（即使优化级别最高）为分支 1 生成以下代码：

test   dil,dil
je     400794 <test(bool, bool)+0x14>
test   sil,sil
jne    4007b0 <test(bool, bool)+0x30>

它为分支 2 生成以下代码：

movzx  ebx,bl
movzx  ebp,bpl
add    ebx,ebp
jne    4007cf <test(bool, bool)+0x4f>

两个分支（test + je）不应该比加法和分支（add + jne）慢吗？

编辑：我真正的意思是乘法，因为在真假 (1 + 0) 的情况下，加法得到真 (1)，但乘法得到正确的结果 (0)。

Answer 1

在抽象机级别，&& 强制第二个表达式在第一个为假时不被计算。根据 as-if 规则，编译器可以选择评估第二个表达式——如果它可以证明它具有已定义的行为（或未定义的行为无关紧要）并且没有副作用；但是编译器作者已经明确认为这是不值得的。

如果您不想要捷径，& 可能会有所帮助（带有评论）。

Answer 2

为什么 gcc 不通过​​替换它们来优化两个 bool 检查 加一检查？

建议的优化不正确。 addition 不是&& 运算符的适当替代品，因为当至少（不是两者）一个条件为true 时，前者将评估为true .

问题仍然存在，如何优化？

C++ 标准保证bool 值转换为具有定义值的int：false 转换为0 和true 转换为1。因此，下面的结构是完全合法的（假设a 和b 都只是bool 变量）：

if (a & b) // OK, integral promotions take place (bool ---> int)

假设编译器总是将bool 值与true（例如0x1）和false（0x0）的内部表示形式相同，则条件可以直接转换为x86 test指令：

test    sil, dil

这是棘手的部分。显然，GCC 编译器在主线 4.6 和 4.7 之间改变了它的行为。即使对int 进行显式强制转换，它也会保留两个单独的跳转。条件：

if (static_cast<int>(a) & static_cast<int>(b))

生成代码（具有-O3优化级别的GCC 6.2.0）：

test    dil, dil
je      .L1
test    sil, sil
je      .L1

另一方面，ICC 和 MSVC 2015 编译器都按位执行“真”并且：

movzx   eax, BYTE PTR b$[rsp]
test    al, BYTE PTR a$[rsp]
je  SHORT $LN6@main

对于 4.7 版之前的 GCC（GCC 4.6.3 和 -O3）也是如此：

movzx   edi, dil
test    esi, edi

Answer 3

您忘记了逻辑运算符是short-circuit evaluation。

对于逻辑与，如果左侧为假，则不计算右侧。