Arm GNU 编译器：通过多余的演员优化从三元生成的程序集

Question

（更新删除 decltype 并替换为 static_cast，结果相同）

在代码示例中，在宏 MAX 中添加强制转换，代码执行得更快。我不知道为什么它似乎应该是相同的。这发生在两个不同的 ARM 编译器 GCC（和更大代码库中的 armclang）中。对此的任何想法都会非常有帮助。

在下面的代码中，当定义 WITH_CAST 时，编译结果得到了显着改善（在我更大的代码库中结果相同）。表演的演员似乎是多余的。我在 Keil 5.25pre2 中运行它（仅作为模拟器）。我使用 Keil 模拟器来检查性能速度，通过查看 t1 计时器显示的微秒数。

代码片段：

#if defined (WITH_CAST)
#define MAX(a,b) (((a) > (b)) ? (static_cast<mytype>(a)) : (static_cast<mytype>(b)))
#else
#define MAX(a,b) (((a) > (b)) ? ((a)) : ((b)))
#endif

GNU Arm Tools Embedded v. 7 2017-q4-major。

编译器选项： -c -mcpu=cortex-m4 -mthumb -gdwarf-2 -MD -Wall -O -mapcs-frame -mthumb-interwork -std=c++14 -Ofast -I./RTE/_Target_1 -IC:/Keil_v525pre/ ARM/PACK/ARM/CMSIS/5.2.0/CMSIS/包含-IC:/Keil_v525pre/ARM/PACK/ARM/CMSIS/5.2.0/Device/ARM/ARMCM4/包含-I"C:/Program Files (x86 )/GNU Tools ARM Embedded/7 2017-q4-major/arm-none-eabi/include"-I"C:/Program Files (x86)/GNU Tools ARM Embedded/7 2017-q4-major/lib/gcc/ arm-none-eabi/7.2.1/include"-I"C:/Program Files (x86)/GNU Tools ARM Embedded/7 2017-q4-major/arm-none-eabi/include/c++/7.2.1" -I"C:/Program Files (x86)/GNU Tools ARM Embedded/7 2017-q4-major/arm-none-eabi/include/c++/7.2.1/arm-none-eabi" -D__UVISION_VERSION="525" -D__GCC -D__GCC_VERSION="721" -D_RTE_ -DARMCM4 -Wa,-alhms="*.lst" -o *.o

汇编器选项： -mcpu=cortex-m4 -mthumb --gdwarf-2 -mthumb-interwork --MD .d -I./RTE/_Target_1 -IC:/Keil_v525pre/ARM/PACK/ARM/CMSIS/5.2.0/ CMSIS/Include -IC:/Keil_v525pre/ARM/PACK/ARM/CMSIS/5.2.0/Device/ARM/ARMCM4/Include -I"C:/Program Files (x86)/GNU Tools ARM Embedded/7 2017-q4- major/arm-none-eabi/include" -I"C:/Program Files (x86)/GNU Tools ARM Embedded/7 2017-q4-major/lib/gcc/arm-none-eabi/7.2.1/include" -I"C:/Program Files (x86)/GNU Tools ARM Embedded/7 2017-q4-major/arm-none-eabi/include/c++/7.2.1" -I"C:/Program Files (x86)/ GNU 工具 ARM Embedded/7 2017-q4-major/arm-none-eabi/include/c++/7.2.1/arm-none-eabi" -alhms=".lst" -o *.o

链接器选项： -T ./RTE/Device/ARMCM4/gcc_arm.ld -mcpu=cortex-m4 -mthumb -mthumb-interwork -Wl,-Map="./Optimization.map" -o 优化.elf *.o -lm

#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <cstdint>

#define WITH_CAST
struct mytype {
 uint32_t value;
 __attribute__((const, always_inline)) constexpr friend bool operator>(const mytype & t, const mytype & a) {
  return t.value > a.value;
 }
};
static mytype output_buf [32];
static mytype * output_memory_ptr = output_buf;
static mytype * volatile * output_memory_tmpp = &output_memory_ptr;
static mytype input_buf [32];
static mytype * input_memory_ptr = input_buf;
static mytype * volatile * input_memory_tmpp = &input_memory_ptr;
#if defined (WITH_CAST)
#define MAX(a,b) (((a) > (b)) ? (static_cast<mytype>(a)) : (static_cast<mytype>(b)))
#else
#define MAX(a,b) (((a) > (b)) ? ((a)) : ((b)))
#endif
int main (void) {
 const mytype * input = *input_memory_tmpp;
 mytype * output = *output_memory_tmpp;
 mytype p = input[0];
 mytype c = input[1];
 mytype pc = MAX(p, c);
 output[0] = pc;
 for (int i = 1; i < 31; i ++) {
  mytype n = input[i + 1];
  mytype cn = MAX(c, n);
  output[i] = MAX(pc, cn);
  p = c;
  c = n;
  pc = cn;
 }
 output[31] = pc;
}

Answer 1

引用自 C++0x 规范：

decltype(e)表​​示的类型定义如下：

——如果 e 是无括号的 id 表达式或类成员访问 (5.2.5)，则 decltype(e) 是由 e 命名的实体的类型。如果没有这样的实体，或者如果 e 命名了一组重载函数，则程序是非良构的；

— 否则，如果 e 是函数调用 (5.2.2) 或重载运算符的调用（忽略 e 周围的括号），则 decltype(e) 是静态选择函数的返回类型；

——否则，如果 e 是左值，则 decltype(e) 是 T&，其中 T 是 e 的类型；

——否则，decltype(e) 是 e 的类型。

我想引用 (T&) 的使用会提高效率。

来自WANT SPEED? DON’T (ALWAYS) PASS BY VALUE.的讨论结果

仅涉及左值，在没有移动语义的情况下，“按值传递”版本会通过复制构造创建一个额外的对象。

因此，使用“decltype”，即“通过引用”提高了代码的效率。