给定常量函数参数的编译时间优化答案

【问题标题】：Compile time optimization given constant function arguments给定常量函数参数的编译时间优化
【发布时间】：2018-06-29 04:47:32
【问题描述】：

我有两个函数void f(int x){...} 和void g(int x){f(x);}。我知道 99% 的时间 g() 收到 3 或 5。在 f() 中，x 永远不会更改并监督大量循环和条件分支。以下会比我的原始代码更快吗？

void g(int x)
{
  if(x == 3) f(3);
  else if(x == 5) f(5);
  else f(x);
}

编译器 (g++ -Ofast) 是否会与 f(x) 分别编译 f(3) 和 f(5)，类似于编译两个模板参数？我还应该怎么做才能让编译器更容易地确认优化机会？声明void f(const int &x){...} 有用还是有必要？

【问题讨论】：

如果x 在f() 和/或g() 中没有变化，最好将其作为const 传递。不确定它是否有助于提高性能，但它肯定会通知编译器x 的非可变状态。
检查程序集，它有可能编译成完全相同的东西。如果您需要提示，请参阅 __bulitin_expect 之类的内容

标签： c++ compiler-optimization

【解决方案1】：

这些问题的答案最终会产生误导，因为它们不仅取决于您使用的确切环境，还取决于您的项目将链接的其他代码（如果使用链接时优化）。此外，编译器可以生成多个版本——一些更“最优”，然后“最优”取决于谁在调用g()。如果g() 是 constexpr - 让它如此，编译器可以使用该事实来指导优化。

无论如何：您需要查看编译器的输出；将代码编译到您的项目中。只有这样你才能说出来。作为前奏，您应该前往编译器资源管理器https://godbolt.org，并在一个孤立的环境中亲眼看看。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果这是一个性能关键函数，并且 99% 的时间 f(3) 或 f(5) 被调用，并且您正在尝试优化，则应该测量此类调用的差异。如果 f() 是内联函数，优化器可能能够比变量更好地处理常量，以使其某些功能在编译时进行评估（例如常量折叠、强度降低等）。这可能很有用Godbolt.org 查看装配，看看是否有任何明显的改进。即使没有内联，LTO 也可能有所帮助，尽管不同的人报告了不同程度的成功。

如果您没有看到太多改进但认为可能提前知道 x，您还可以考虑编写 f() 的不同专用版本，例如针对这些情况进行了优化的 f3() 和 f5() （尽管您最终可能会得到更大的指令并遇到 icache 问题。这一切都归结为衡量您尝试的内容并查看好处（和损失）在哪里。最重要的是衡量。让代码变得复杂并不有趣没有收获（或者更糟的是，以优化的名义减慢速度。）

【讨论】：