const 与非 const 变量，分配后值没有变化

Question

在 C++ 中，如果一个变量的值在整个程序中分配后永远不会改变 VS 如果将该变量设为 const ，在这种情况下可执行代码更快？ 情况1编译器如何优化可执行代码？

Answer 1

聪明的编译器可以理解变量的值永远不会改变，从而优化相关代码，即使程序员没有明确的const关键字。

至于您的第二个问题，当您将变量标记为const 时，可能会发生以下情况：“编译器可以通过不向此变量提供存储来优化此 const，而不是添加它在符号表中。因此，后续读取只需要间接到符号表中，而不是从内存中获取值的指令“。在What kind of optimization does const offer in C/C++? (if any) 阅读更多内容。

我说可能，因为const 并不意味着这肯定是一个常量表达式，可以使用constexpr 来代替，正如我在下面解释的那样。

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一般来说，在使用const 关键字时，您应该考虑更安全的代码，而不是更快的代码。因此，除非您为了更安全、更易读的代码而这样做，否则您很可能会成为过早优化的受害者。

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奖金：

C++ 提供了constexpr 关键字，它允许程序员将变量标记为标准所称的常量表达式。常量表达式不仅仅是常量。

在Difference between `constexpr` and `const` 和When should you use constexpr capability in C++11? 了解更多信息

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PS：Constness 会阻止移动，因此过于随意地使用 const 可能会使您的代码执行速度变慢。

Answer 2

在什么情况下可执行代码更快？

如果使用const，代码会更快，因为编译器有更多的优化空间。考虑一下这个 sn-p：

int c = 5;
[...]
int x = c + 5;

如果c 是常数，它将简单地将10 分配给x。如果c 不是常量，则取决于编译器是否能够从代码中推断出c 是事实上的常量。

编译器如何优化案例1中的可执行代码？

如果变量不是常数，编译器会更难优化代码。变量的范围越广，编译器就越难以确保变量没有变化。

对于简单的情况，例如局部变量，经过基本优化的编译器将能够推断出该变量是一个常量。所以它会把它当作一个常数来对待。

if (...) {
    int c = 5;
    [...]
    int x = c + 5;
}

对于更广泛的范围，如全局变量、外部变量等，如果编译器无法分析整个范围，它会将其视为普通变量，即分配一些空间、生成加载和存储操作等。

file1.c
int c = 5;

file2.c
extern int c;
[...]
int x = c + 5;

有更积极的优化选项，例如链接时间优化，在这种情况下可能会有所帮助。但是，在性能方面，const 关键字仍然有帮助，尤其是对于具有广泛范围的变量。

编辑：

简单示例

文件 const.C：

const int c = 5;
volatile int x;

int main(int argc, char **argv)
{
        x = c + 5;
}

编译：

$ g++ const.C -O3 -g

反汇编：

5   {
6       x = c + 5;
   0x00000000004003e0 <+0>: movl   $0xa,0x200c4a(%rip)        # 0x601034 <x>
7   }

所以我们只需将 10 (0xa) 移动到 x。

文件 nonconst.C：

int c = 5;
volatile int x;

int main(int argc, char **argv)
{
        x = c + 5;
}

编译：

$ g++ nonconst.C -O3 -g

反汇编：

5   {
6       x = c + 5;
   0x00000000004003e0 <+0>: mov    0x200c4a(%rip),%eax        # 0x601030 <c>
   0x00000000004003e6 <+6>: add    $0x5,%eax
   0x00000000004003e9 <+9>: mov    %eax,0x200c49(%rip)        # 0x601038 <x>
7   }

我们加载c，添加5并存储到x。

所以你可以看到，即使有相当激进的优化（-O3）和你能写的最短的程序，const 的效果还是很明显的。

g++ 版本 5.4.1