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c++ - 如何让 MSVC 编译器优化多步 POD 初始化？

问题描述

我制作了这个示例代码：

#include <vector>

struct POD {
    int a;
    int b;
    int c;

    inline static POD make_pod_with_default()
    {
        POD p{ 41, 51, 61 };
        return p;
    }

    inline void change_pod_a(POD &p, int a) {
        p.a = a;
    }

    inline void change_pod_b(POD &p, int b) {
        p.b = b;
    }

    static POD make_pod_with_a(int a) {
        POD p = make_pod_with_default();
        p.change_pod_a(p, a);
        return p;
    }

    static POD make_pod_with_b(int a) {
        POD p = make_pod_with_default();
        p.change_pod_b(p, a);
        return p;
    }
};

int main()
{
    std::vector<POD> vec{};
    vec.reserve(2);
    vec.push_back(POD::make_pod_with_a(71));
    vec.push_back(POD::make_pod_with_b(81));
    return vec[0].a + vec[0].b + vec[0].c + vec[1].a + vec[1].b + vec[1].c;
}

在编译的汇编代码中，我们可以看到正在为第一个 vec.push_back(...) 调用生成以下指令：

...
mov      DWORD PTR $T2[esp+32], 41 ; 00000029H
...
mov      DWORD PTR $T2[esp+36], 51 ; 00000033H
...
mov      DWORD PTR $T5[esp+32], 71 ; 00000047H
...
mov      DWORD PTR $T6[esp+44], 61 ; 0000003dH
...

71 有一个 mov to [esp+32] ，但是 41 的 mov 到 [esp+32] 仍然存在，没用！我怎样才能为 MSVC 编写能够实现这种优化的代码，MSVC 甚至有能力吗？

GCC 和 CLANG 都提供了更优化的版本，但是 CLANG 以非常干净和合乎逻辑的方式在几乎没有开销的情况下大幅失败：

CLANG 生成的代码：

main: # @main
push rax
mov edi, 24
call operator new(unsigned long)
mov rdi, rax
call operator delete(void*)
mov eax, 366
pop rcx
ret

一切都是在编译时完成的 71 + 51 + 61 + 41 + 81 + 61 = 366！我必须承认，看到我的程序在编译时被计算并且仍然在程序集中对 vec.reserve() 的调用很痛苦……但是到目前为止，CLANG 仍然占了上风！加油 MSVC，这不是 volatile 的向量。

标签： c++optimizationvisual-c++c++17clang++

解决方案

如果你打开你的方法constexpr，你可能会这样做：

constexpr POD step_one()
{
    POD p{2, 5, 11};
    p.b = 3;
    return p;
}

constexpr void step_two(POD &p)
{
    p.c = 5;
}

constexpr POD make_pod(){
    POD p = step_one();
    step_two(p);
    return p;
}

POD make_pod_final()
{
    constexpr POD res = make_pod();
    return res;
}

结果：

make_pod_final PROC
    mov      eax, DWORD PTR $T1[esp-4]
    mov      DWORD PTR [eax], 2
    mov      DWORD PTR [eax+4], 3
    mov      DWORD PTR [eax+8], 5
    ret      0

演示

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