编译器是否将给定常量参数的简单函数简化为唯一指令？

Question

我一直认为这是真的，但从未得到任何验证。考虑一个非常简单的函数：

int subtractFive(int num) {
    return num -5;
}

如果对该函数的调用使用编译时常量，例如

  getElement(5);

打开优化的编译器很可能会内联它。然而，我不清楚的是，如果 num - 5 将在运行时或编译时进行评估。表达式简化会以这种方式通过内联函数递归扩展吗？还是不超越功能？

Answer 1

我们可以简单的看一下生成的程序集就知道了。此代码：

int subtractFive(int num) {
    return num -5;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
  return subtractFive(argc);
}

使用 g++ -O2 编译得到

leal    -5(%rdi), %eax
ret

所以函数调用确实被简化为一条指令。这种优化技术被称为 inlining.

当然可以使用相同的技术来查看编译器将在多大程度上进行处理，例如稍微复杂一些

int subtractFive(int num) {
    return num -5;
}

int foo(int i) {
    return subtractFive(i) * 5;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
  return foo(argc);
}

仍然被编译为

leal    -25(%rdi,%rdi,4), %eax
ret

所以这两个函数在编译时就被删除了。如果 foo 的输入在编译时已知，则函数调用（在这种情况下）将在编译时简单地替换为结果常量 (Live).

编译器还可以将此内联与常量折叠相结合，如果所有参数都是编译时常量，则用函数调用的完全计算结果替换函数调用。例如，

int subtractFive(int num) {
    return num -5;
}

int foo(int i) {
    return subtractFive(i) * 5;
}

int main() {
  return foo(7);
}

编译为

mov     eax, 10
ret

相当于

int main () {
    return 10;
}

编译器总是会在它认为是个好主意的地方这样做，并且（通常）在优化这种低级别的代码方面比你做得更好。

Answer 2

聪明的编译器会在编译时评估它并替换 getElement(5)，因为它永远不会有不同的结果。 None 个变量被认为是可变的。

Answer 3

做个小测试很容易；考虑以下

int foo(int);
int bar(int x) { return x-5; }
int baz() { return foo(bar(5)); }

用g++ -O3编译函数baz的asm输出是

xorl    %edi, %edi
jmp _Z3fooi

这段代码在第一个参数中加载一个0，然后跳转到foo的代码。所以来自 bar 的代码完全消失了，传递给 foo 的值的计算已经在编译时完成。

此外返回调用函数的值变成了跳转到函数代码（这称为"tail call optimization"）。

编译器是否将给定常量参数的简单函数简化为唯一指令？

Do compilers reduce simple functions given constant arguments into unique instructions?

c

c++

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