现代 C++ 编译器是否优化了对类的同一数据成员的重复访问？答案

【问题标题】：Do modern C++ compilers optimize away repeated accesses to the same data member of a class?现代 C++ 编译器是否优化了对类的同一数据成员的重复访问？
【发布时间】：2019-12-31 13:47:59
【问题描述】：

考虑：

class A
{
public:
    const int& my_int_member() const { return my_int_member; }
    const double& my_double_member const {return my_double_member; }
private:
    int my_int_member;
    double my_double_member;
};

class B
{
public:
    const A& my_A_member() const { return my_A_member; }
private:
    A my_A_member;
};

现代 c++ 编译器（例如 msvc、clang、gcc）设置每个提供的最大优化级别，通常会识别和优化对相同数据成员的重复访问，如下所示：

B b;
do_stuff(b.my_A_member().my_double_member(), b.my_A_member().my_int_member());
double c = b.my_A_member().my_double_member() + b.my_A_member().my_int_member();

也就是说，他们是否意识到他们可以重复使用相同的引用，或者他们只是再次进行访问？

【问题讨论】：

你可以试试看这里：godbolt.org。如果不是，我会感到惊讶
实际上我希望一个体面的编译器能够为最后一行创建与 double c = 0; 等效的内容
也许吧。不可能给出一个笼统的答案。这取决于编译器/优化器是如何实现的——它寻找删除重复访问的机会的积极程度，以及如果找到机会它会做什么。编译器供应商通过不同的做事（包括优化）来竞争，每个做事都比竞争对手更好地适合某些用户（开发人员）。但是没有编译器（还）对一切都是完美的。唯一可以确定的方法是，对于您选择的编译器和优化设置，检查编译器的输出。

标签： c++ optimization compilation

【解决方案1】：

如果定义是可见的，并且如果编译器可以证明它做了同样的事情（使用 as-if 规则进行优化）（这更棘手，我们可以使用别名、全局访问......），它可以做到（而且可能做到了）。

但想象一下，我们将您的示例稍微修改为（b 不再是本地的，而是作为参数给出）：

void foo(B& b)
{
    do_stuff(b.my_A_member().my_double_member(), b.my_A_member().my_int_member());
    double c = b.my_A_member().my_double_member() + b.my_A_member().my_int_member();
}

do_stuff 可以修改全局B，这将是foo 的参数。没有定义，答案是肯定的。所以编译器必须在调用do_stuff之后重新加载b.my_A_member()

为了可读性，我还是会这样做：

B b;
const auto& a = b.my_A_member();
do_stuff(a.my_double_member(), a.my_int_member());
double c = a.my_double_member() + a.my_int_member();

【讨论】：