Clang真的这么聪明吗？

Question

如果我使用 -O3 -fno-vectorize 使用 Clang 3.3 编译以下代码，即使我删除了注释行，我也会得到相同的汇编输出。代码类型将所有可能的 32 位整数双关语为浮点数，并对 [0, 1] 范围内的整数进行计数。 Clang 的优化器是否真的足够聪明，可以意识到 0xFFFFFFFF 在双关语浮动时不在 [0, 1] 范围内，所以完全忽略对 fn 的第二次调用？当第二次调用被移除时，GCC 会产生不同的代码。

#include <limits>
#include <cstring>
#include <cstdint>

template <class TO, class FROM>
inline TO punning_cast(const FROM &input)
{
    TO out;
    std::memcpy(&out, &input, sizeof(TO));
    return out;
}

int main()
{
    uint32_t count = 0;

    auto fn = [&count] (uint32_t x) {
        float f = punning_cast<float>(x);
        if (f >= 0.0f && f <= 1.0f)
            count++;
    };

    for(uint32_t i = 0; i < std::numeric_limits<uint32_t>::max(); ++i)
    {
        fn(i);
    }
    fn(std::numeric_limits<uint32_t>::max()); //removing this changes nothing

    return count;
}

请看这里：http://goo.gl/YZPw5i

Answer 1

是的，看起来 Clang 真的这么聪明。

测试：

#include <limits>
#include <cstring>
#include <cstdint>

template <class TO, class FROM>
inline TO punning_cast(const FROM &input)
{
    TO out;
    std::memcpy(&out, &input, sizeof(TO));
    return out;
}

int main()
{
    uint32_t count = 0;

    auto fn = [&count] (uint32_t x) {
        float f = punning_cast<float>(x);
        if (f >= 0.0f && f <= 1.0f)
            count++;
    };

    for(uint32_t i = 0; i < std::numeric_limits<uint32_t>::max(); ++i)
    {
        fn(i);
    }
#ifdef X
    fn(0x3f800000); /* 1.0f */
#endif

    return count;
}

结果：

$ c++ -S -DX -O3 foo.cpp -std=c++11 -o foo.s
$ c++ -S -O3 foo.cpp -std=c++11 -o foo2.s
$ diff foo.s foo2.s
100d99
<   incl    %eax

观察到 Clang 已将对 fn(0x3f800000) 的调用转换为简单的递增指令，因为值解码为 1.0。这是正确的。

我的猜测是 Clang 正在跟踪函数调用，因为它们只涉及常量，并且 Clang 能够通过类型双关语（可能通过简单地模拟其对常量值的影响）来跟踪 memcpy。