GCC 会将算术保留为运行时的固定值还是编译输出？答案

【问题标题】：Will GCC leave arithmetic with fixed values for run-time or compile the output?GCC 会将算术保留为运行时的固定值还是编译输出？
【发布时间】：2013-04-02 10:59:46
【问题描述】：

我想知道 GCC 是否会将具有固定值的算术保留在运行时执行，或者是否会将其设置为它的答案，例如。

const float halfPi = M_PI/2;

它会“归结”方程式并设置

const float halfPi = 1.57079;

还是把算法留给运行时？

【问题讨论】：

看看汇编输出：gcc -S
GCC -O1 及以上肯定会在编译时执行此操作。事实上，GCC 中有更多代码用于处理用户定义的函数——另见 constexpr。
仅供参考，此优化称为constant folding。
感谢 dascandy 和 unwind 的 cmets。

标签： c++ c math optimization gcc

【解决方案1】：

嗯...如果我们谈论的是积分，答案将是明确的是（在通用术语下恒定折叠 ）。即使是冗长的计算也可以在编译时完成......这实际上是模板非类型参数评估和（现在）constexpr 变量所必需的。

在浮点表示的情况下，一旦计算变得更复杂，事情就会变得有点复杂。问题是不同大小（以及精度）的浮点表示对于相同的基本输入会产生不同的结果。

为了理解原因，假设 float 最多有 5 位精度：

   5.0000 + 0.00001
-> 5.00001
-> 5.0000 (truncation to 5 digits)

   5.0000 + 0.00001 + ... + 0.00001 (10 times)
-> 5.0000 + 0.00001 + ... + 0.00001 (9 times)
-> 5.0000 + 0.00001 + ... + 0.00001 (8 times)
-> ...
-> 5.0000

令人惊讶...对吗？如果编译是在运行时完成的，那么结果可能会根据是否使用寄存器（位宽较大）而有所不同。

因此，是否发生常量折叠可能取决于您使用的优化标志集。例如for gcc，这可能由-freciprocal-math 控制（真的不知道）。因为即使编译器确实可以做到这一点，你可能会告诉它不要（在不知不觉中）。

因此，唯一可靠的测试方法是检查编译器输出；通过检查目标代码或通过要求编译器发出程序集。并且您需要检查您使用的每个选项组合的此输出。

【讨论】：

+1。还有其他细节，例如std::fesetround 在运行时设置舍入行为。当foo() 可能改变舍入模式时，即使const float x=1, y=2; foo(); const float z= x/y; 也可能成为问题。

【解决方案2】：

今天是你的幸运日，因为你发现了 Agner Fog 和他的惊人深度c++ manuals！如果您查看this one 的8.2 部分，您会发现基本上所有编译器都能够进行常量折叠。

尽管使用您的编译器选项确保它在这种特殊情况下确实发生，但您应该按照上面的建议检查程序集输出（使用-S）。我喜欢在代码附近放置asm("MY_LABEL:"); 之类的东西以便于查找，但请记住，这会改变代码的含义，从而改变编译器解释它的方式。在这种情况下，我认为它不会改变任何事情。

【讨论】：

感谢您的回答。 :) 标记为这样。
其他答案有更多信息，所以我决定将其标记为将来的读者。
我已经阅读汇编输出多年，但从不知道asm("label")，它作为一个时间安全器非常有用。真的值得 +1。