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c++ - 为什么使用三元运算符返回字符串与在等效 if/else 块中返回的代码有很大不同？

问题描述

我正在使用 Compiler Explorer 并且在使用类似这样的东西时偶然发现了三元运算符的一个有趣行为：

std::string get_string(bool b)
{
    return b ? "Hello" : "Stack-overflow";
}

编译器为此生成的代码（clang trunk, with -O3）是这样的：

get_string[abi:cxx11](bool):                 # @get_string[abi:cxx11](bool)
        push    r15
        push    r14
        push    rbx
        mov     rbx, rdi
        mov     ecx, offset .L.str
        mov     eax, offset .L.str.1
        test    esi, esi
        cmovne  rax, rcx
        add     rdi, 16 #< Why is the compiler storing the length of the string
        mov     qword ptr [rbx], rdi
        xor     sil, 1
        movzx   ecx, sil
        lea     r15, [rcx + 8*rcx]
        lea     r14, [rcx + 8*rcx]
        add     r14, 5 #< I also think this is the length of "Hello" (but not sure)
        mov     rsi, rax
        mov     rdx, r14
        call    memcpy #< Why is there a call to memcpy
        mov     qword ptr [rbx + 8], r14
        mov     byte ptr [rbx + r15 + 21], 0
        mov     rax, rbx
        pop     rbx
        pop     r14
        pop     r15
        ret
.L.str:
        .asciz  "Hello"

.L.str.1:
        .asciz  "Stack-Overflow"

但是，编译器为以下代码段生成的代码要小得多，并且没有调用memcpy，并且不关心同时知道两个字符串的长度。它跳转到 2 个不同的标签

std::string better_string(bool b)
{
    if (b)
    {
        return "Hello";
    }
    else
    {
        return "Stack-Overflow";
    }
}

编译器为上面的代码片段（带有-O3的clang树干）生成的代码是这样的：

better_string[abi:cxx11](bool):              # @better_string[abi:cxx11](bool)
        mov     rax, rdi
        lea     rcx, [rdi + 16]
        mov     qword ptr [rdi], rcx
        test    sil, sil
        je      .LBB0_2
        mov     dword ptr [rcx], 1819043144
        mov     word ptr [rcx + 4], 111
        mov     ecx, 5
        mov     qword ptr [rax + 8], rcx
        ret
.LBB0_2:
        movabs  rdx, 8606216600190023247
        mov     qword ptr [rcx + 6], rdx
        movabs  rdx, 8525082558887720019
        mov     qword ptr [rcx], rdx
        mov     byte ptr [rax + 30], 0
        mov     ecx, 14
        mov     qword ptr [rax + 8], rcx
        ret

当我使用三元运算符时，结果相同：

std::string get_string(bool b)
{
    return b ? std::string("Hello") : std::string("Stack-Overflow");
}

我想知道为什么第一个示例中的三元运算符会生成该编译器代码。我认为罪魁祸首在于const char[].

PS：GCC 在第一个示例中确实调用了strlen，但 Clang 没有。

链接到编译器资源管理器示例：https ://godbolt.org/z/Exqs6G

感谢您的时间！

对不起代码墙

标签： c++assemblyoptimizationclangcompiler-optimization

解决方案

这里最重要的区别是第一个版本是无分支的。

16 不是这里任何字符串的长度（较长的字符串，使用 NUL，只有 15 个字节长）；它是返回对象的偏移量（其地址在 RDI 中传递以支持 RVO），用于指示正​​在使用小字符串优化（注意缺少分配）。长度为 5 或 5+1+8 存储在 R14 中，存储在std::string以及传递给memcpy（连同 CMOVNE 选择的指针）以加载实际的字符串字节。

另一个版本有一个明显的分支（尽管std::string结构的一部分已经被提升到它上面）并且实际上确实有明确的 5 和 14，但是由于字符串字节被包含为立即值（表示为整数）的事实而混淆了各种大小。

至于为什么这三个等效函数会产生两个不同版本的生成代码，我只能提供优化器是迭代和启发式算法；他们不能独立于起点可靠地找到相同的“最佳”装配。

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