编译时已知条件的标准 if/else？

Question

我知道 C++ 中的一些元编程技术可以在编译时计算常量。大多数情况下，元函数中的分支是通过三元运算符完成的，与标准 if/else 相反，可以在编译时进行评估。

但是关于这种功能：

template <unsigned int N>
void f()
{
    if (N == 0) {
        // Some computations here
    } else if (N <= 42) {
        // Some computations here
    } else {
        // Some computations here
    }
}

编译器会做什么（假设-O3）？ 编译器知道f<0>() 总是在第一种情况下分支，f<32>() 总是在第二种情况下分支，f<64>() 总是在第三种情况下分支。

编译器会删除始终为 false 的分支吗？它会直接分支到唯一有效的案例吗？

Answer 1

优化器将删除分支和未使用分支中的代码，但要注意：编译器需要在优化器有机会查看代码之前处理函数，这意味着所有分支都必须有效（可编译) 对于N 的所有值。

例如，如果第二个分支包含：

} else if (N <= 42) {
   char data[50 - N];
// other code

即使优化器将删除分支，编译器也无法实例化 N >= 50 的模板。

Answer 2

我在http://gcc.godbolt.org/ 中输入了以下内容，这是一个显示生成的程序集的在线编译器。您可以使用自己的编译器和它支持的任何开关来代替输出程序集。

volatile int i;

template <unsigned int N>
void f()
{
    if (N == 0) {
        i = 1;
    } else if (N <= 42) {
        i = 2;
    } else {
        i = 3;
    }
}

template void f<0>();
template void f<10>();
template void f<100>();

这是我得到的程序集

void f<0u>():                           # @void f<0u>()
    movl    $1, i
    ret

void f<10u>():                          # @void f<10u>()
    movl    $2, i
    ret

void f<100u>():                         # @void f<100u>()
    movl    $3, i
    ret

i:
    .long   0                       # 0x0

如您所见，每个实例化都删除了所有死代码。

事实上，这段代码是在禁用优化的情况下生成的；我使用的编译器（clang）首先不会为死代码生成指令。其他编译器的行为可能不同。您必须自己测试自己的编译器的行为。