GCC 是否优化 std::tie 仅用于可读性？

Question

假设我有一个std::tuple:

std::tuple<int,int,int,int> t = {1,2,3,4};

我想使用std::tie 只是为了这样的可读性目的：

int a, b, c, d; // in real context these names would be meaningful
std::tie(a, b, c, d) = t;

对比只是使用t.get<int>(0)等。

GCC 会优化此元组的内存使用，还是会为a, b, c, d 变量分配额外空间？

Answer 1

在这种情况下，我看不出有什么理由不这样做，在as-if rule 下，编译器只需要模拟程序的可观察行为。快速实验using godbolt：

#include <tuple>
#include <cstdio>

void func( int x1, int x2,int  x3, int x4)
{
  std::tuple<int,int,int,int> t{x1,x2,x3,x4};

  int a, b, c, d; // in real context these names would be meaningful
  std::tie(a, b, c, d) = t;

  printf( "%d %d %d %d\n", a, b, c, d ) ;
}

表明 gcc 确实优化了它：

func(int, int, int, int):
    movl    %ecx, %r8d
    xorl    %eax, %eax
    movl    %edx, %ecx
    movl    %esi, %edx
    movl    %edi, %esi
    movl    $.LC0, %edi
    jmp printf

另一方面，如果您使用t 的地址并将其打印出来，我们现在可以观察到依赖于现有t 的行为（see it live）：

printf( "%p\n", static_cast<void*>(&t) );

我们可以看到 gcc 不再优化 t:

movl    %esi, 12(%rsp)
leaq    16(%rsp), %rsi
movd    12(%rsp), %xmm1
movl    %edi, 12(%rsp)
movl    $.LC0, %edi
movd    12(%rsp), %xmm2
movl    %ecx, 12(%rsp)
movd    12(%rsp), %xmm0
movl    %edx, 12(%rsp)
movd    12(%rsp), %xmm3
punpckldq   %xmm2, %xmm1
punpckldq   %xmm3, %xmm0
punpcklqdq  %xmm1, %xmm0

归根结底，您需要查看编译器生成的内容并分析您的代码，在更复杂的情况下，它可能会让您感到惊讶。仅仅因为允许编译器进行某些优化并不意味着它会这样做。我已经研究了更复杂的情况，其中编译器没有按照我对std::tuple 的预期执行。 Godbolt 在这里是一个非常有用的工具，我无法计算我曾经有多少优化假设被插入到 Godbolt 中的简单示例所颠覆。

注意，我通常在这些示例中使用printf，因为 iostreams 会生成大量妨碍示例的代码。