C++编译器优化技术 详解C++编译器优化技术
可可西 人气:2前言
注1:vc6、vs没有提供编译选项来关闭该优化,无论是debug还是release都会进行RVO和复制省略优化
注2:vc6、vs2005以下及vs2005+ Debug上不支持NRVO优化,vs2005+ Release支持NRVO优化
注3:g++支持这三种优化,并且可通过编译选项:-fno-elide-constructors来关闭优化
RVO
#include <stdio.h> class A { public: A() { printf("%p construct\n", this); } A(const A& cp) { printf("%p copy construct\n", this); } ~A() { printf("%p destruct\n", this); } }; A GetA() { return A(); } int main() { { A a = GetA(); } return 0; }
在g++和vc6、vs中,上述代码仅仅只会调用一次构造函数和析构函数 ,输出结果如下:
0x7ffe9d1edd0f construct
0x7ffe9d1edd0f destruct
在g++中,加上-fno-elide-constructors选项关闭优化后,输出结果如下:
0x7ffc46947d4f construct // 在函数GetA中,调用无参构造函数A()构造出一个临时变量temp
0x7ffc46947d7f copy construct // 函数GetA return语句处,把临时变量temp做为参数传入并调用拷贝构造函数A(const A& cp)将返回值ret构造出来
0x7ffc46947d4f destruct // 函数GetA执行完return语句后,临时变量temp生命周期结束,调用其析构函数~A()
0x7ffc46947d7e copy construct // 函数GetA调用结束,返回上层main函数后,把返回值变量ret做为参数传入并调用拷贝构造函数A(const A& cp)将变量A a构造出来
0x7ffc46947d7f destruct // A a = GetA()语句结束后,返回值ret生命周期结束,调用其析构函数~A()
0x7ffc46947d7e destruct // A a要离开作用域,生命周期结束,调用其析构函数~A()
注:临时变量temp、返回值ret均为匿名变量
下面用c++代码模拟一下其优化行为:
#include <new> A& GetA(void* p) { //由于p的内存是从外部传入的,函数返回后仍然有效,因此返回值可为A& //vs中,以下代码还可以写成: // A& o = *((A*)p); // o.A::A(); // return o; return *new (p) A(); // placement new } int main() { { char buf[sizeof(A)]; A& a = GetA(buf); a.~A(); } return 0; }
NRVO
g++编译器、vs2005+ Release(开启/O2及以上优化开关)
修改上述代码,将GetA的实现修改成:
A GetA() { A o; return o; }
在g++、vs2005+ Release中,上述代码也仅仅只会调用一次构造函数和析构函数 ,输出结果如下:
0x7ffe9d1edd0f construct
0x7ffe9d1edd0f destruct
g++加上-fno-elide-constructors选项关闭优化后,和上述结果一样
0x7ffc46947d4f construct
0x7ffc46947d7f copy construct
0x7ffc46947d4f destruct
0x7ffc46947d7e copy construct
0x7ffc46947d7f destruct
0x7ffc46947d7e destruct
但在vc6、vs2005以下、vs2005+ Debug中,没有进行NRVO优化,输出结果为:
18fec4 construct // 在函数GetA中,调用无参构造函数A()构造出一个临时变量o
18ff44 copy construct // 函数GetA return语句处,把临时变量o做为参数传入并调用拷贝构造函数A(const A& cp)将返回值ret构造出来
18fec4 destruct // 函数GetA执行完return语句后,临时变量o生命周期结束,调用其析构函数~A()
18ff44 destruct // A a要离开作用域,生命周期结束,调用其析构函数~A()
下面用c++代码模拟一下vc6、vs2005以下、vs2005+ Debug上的行为:
#include <new> A& GetA(void* p) { A o; //由于p的内存是从外部传入的,函数返回后仍然有效,因此返回值可为A& //vs中,以下代码还可以写成: // A& t = *((A*)p); // t.A::A(o); // return t; return *new (p) A(o); // placement new } int main() { { char buf[sizeof(A)]; A& a = GetA(buf); a.~A(); } return 0; }
注:与g++、vs2005+ Release相比,vc6、vs2005以下、vs2005+ Debug只优化掉了返回值到变量a的拷贝,命名局部变量o没有被优化掉,所以最后一共有2次构造和析构的调用
复制省略
典型情况是:调用构造函数进行值类型传参
void Func(A a) { } int main() { { Func(A()); } return 0; }
在g++和vc6、vs中,上述代码仅仅只会调用一次构造函数和析构函数 ,输出结果如下:
0x7ffeb5148d0f construct
0x7ffeb5148d0f destruct
在g++中,加上-fno-elide-constructors选项关闭优化后,输出结果如下:
0x7ffc53c141ef construct // 在main函数中,调用无参构造函数构造实参变量o
0x7ffc53c141ee copy construct // 调用Func函数后,将实参变量o做为参数传入并调用拷贝构造函数A(const A& cp)将形参变量a构造出来
0x7ffc53c141ee destruct // 函数Func执行完后,形参变量a生命周期结束,调用其析构函数~A()
0x7ffc53c141ef destruct // 返回main函数后,实参变量o要离开作用域,生命周期结束,调用其析构函数~A()
下面用c++代码模拟一下其优化行为:
void Func(const A& a) { } int main() { { Func(A()); } return 0; }
优化失效的情况
开启g++优化,得到以下各种失效情况的输出结果:
(1)根据不同的条件分支,返回不同变量
A GetA(bool bflag) { A a1, a2; if (bflag) return a1; return a2; } int main() { A a = GetA(true); return 0; }
0x7ffc3cca324f construct
0x7ffc3cca324e construct
0x7ffc3cca327f copy construct
0x7ffc3cca324e destruct
0x7ffc3cca324f destruct
0x7ffc3cca327f destruct
注1:2次缺省构造函数调用:用于构造a1、a2
注2:1次拷贝构造函数调用:用于拷贝构造返回值
注3:这儿仍然用右值引用优化掉了一次拷贝函数调用:返回值赋值给a
(2)返回参数变量
(3)返回全局变量
(4)返回复合数据类型中的成员变量
(5)返回值赋值给已构造好的变量(此时会调用operator==赋值运算符)
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