我对编译器了解不多，但知道它们足够复杂和智能，可以优化您的代码。假设我的代码如下所示：
string foo = "bar";
for(int i = 0; i < foo.length(); i++){
//some code that does not modify the length of foo
}
GNU 编译器是否足够聪明，能够意识到foo 的长度在此循环过程中不会改变，并用正确的值替换foo.length() 调用？或者每次i 比较都会调用foo.length() 吗？
【问题讨论】：
标签： c++ optimization gcc compiler-construction
由于 Mysticial 和 Kerrek 都正确地建议查看生成的程序集，这里有一个示例：
#include <string>
using namespace std;
int does_clang_love_me(string foo) {
int j = 0;
for (int i = 0; i < foo.length(); i++) {
j++;
}
return j;
}
我把上面的代码保存在test.cpp中，编译成这样：
$ clang++ -o test.o -Os -c test.cpp
-Os 开关告诉 clang 尝试优化最小代码大小。 GCC 有一个可以使用的相应开关。为了查看程序集，我使用 otool 访问了生成的目标文件，因为我现在恰好使用的是 mac。其他平台也有类似的工具。
$ otool -tv test.o
test.o:
(__TEXT,__text) section
__Z16does_clang_love_meSs:
0000000000000000 pushq %rbp
0000000000000001 movq %rsp,%rbp
0000000000000004 movq (%rdi),%rax
0000000000000007 movq 0xe8(%rax),%rcx
000000000000000b xorl %eax,%eax
000000000000000d testq %rcx,%rcx
0000000000000010 je 0x0000001e
0000000000000012 cmpq $0x01,%rcx
0000000000000016 movl $0x00000001,%eax
000000000000001b cmoval %ecx,%eax
000000000000001e popq %rbp
000000000000001f ret
就像神秘主义者所说的那样；这只是一个变量访问。
【讨论】：
老实说，我不知道 gcc 将如何优化这段代码 sn-p。但是将冗余代码移出循环称为“部分冗余消除”。将 foo.length() 移到循环外，称为循环不变代码运动，是部分冗余消除的一种形式。请查看 Dragon Book 的第 9.5 节（我也在阅读这一章），其中详细说明了如何使用数据流分析来解决这些问题。这是一张来自斯坦福大学的幻灯片：http://suif.stanford.edu/~courses/cs243/lectures/l5.pdf。希望这些会有所帮助。
【讨论】：
确定的唯一方法是尝试并查看程序集。
我的猜测是，如果对length() 的调用是内联的，那么Loop Invariant Code Motion 会将length() 的内部结构提升出循环并用单个变量替换它。
再想一想，这甚至可能没有实际意义。字符串的大小可能只是string 类中的一个简单字段——它在堆栈中。因此，仅内联对length() 的调用已经具有减少对简单变量访问的调用的效果。
编辑：
在后一种情况下，foo 的长度是否在循环内被修改都无关紧要。获取字符串的长度已经只是变量访问了。
【讨论】：
编译器必须保证程序的行为好像 length() 在每一轮中都被调用。如果它可以证明没有副作用并且结果确实是恒定的，它只能将调用提升到循环之外。
需要逐案分析实际示例中发生的情况。如果您好奇，只需查看程序集即可。
强制提升的典型方法是手动执行：
for (unsigned int i = 0, end = s.length(); i != end; ++i)
也许您还想考虑使用现代的for (char & c : s) 作为替代方案。
【讨论】：
s的长度。