C++ 编译器对传递参数的优化

Question

我正在使用一个日志记录模块，可以在运行时启用/禁用报告。电话通常是这样的：

WARN(
     "Danger Will Robinson! There are "
     + boost::lexical_cast<string>(minutes)
     + " minutes of oxygen left!"
);

我正在使用 WARN 的内联函数，但我很好奇幕后进行了多少优化——对整个程序中的参数进行评估将是昂贵的。

WARN

函数是这样的：

bool WARNINGS_ENABLED = false;
inline void WARN(const string &message) {
    if (!WARNINGS_ENABLED) {
       return;
    }
    // ...
}

考虑到构造字符串参数没有副作用，编译器会优化它吗？是否需要一定程度的优化（

-Ox

中的

g++

对于某些

x

）？

Answer 1

如果您需要能够在运行时有选择地启用和禁用警告，编译器将不能能够优化调用。

您需要的是将 function 重命名为

WARN2

并添加一个宏，例如：

#define WARN(s) do {if (WARNINGS_ENABLED) WARN2(s);} while (false)

这将阻止在运行时对 s 求值，除非启用了警告。

do-while 是一个技巧，允许它在代码中的任何地方使用（裸语句、带花括号的 if 块内的语句、不带花括号的 if 块内的语句、带花括号和不带花括号的 while 语句等）。

Answer 2

您可以使用 -S 选项检查 GCC/G++ 的功能。这将在实际组装之前输出代码 - 请参阅gcc(1)。

在这种情况下，GCC 和 G++ 的行为或多或少是相同的。 所以我先将代码翻译成C来进行一些进一步的测试：

char WARNINGS_ENABLED = 0;

inline void WARN(const char* message) {
    if (!WARNINGS_ENABLED) {
        return;
    }
    puts(message);
}

int main() {
    WARN("foo");
    return 0;
}

运行 gcc -O3 -S file.c 并查看输出文件 'file.s'
你会看到 GCC 没有删除任何东西！

这不是您所要求的，但为了让编译器有机会优化该代码，您必须使 WARNINGS_ENABLED constant。另一种方法是使其成为“静态”并且不更改该文件中的值。 但是：使其成为静态会产生符号无法导出的副作用。

static const char WARNINGS_ENABLED = 0;

inline void WARN(const char* message) {
  if (!WARNINGS_ENABLED) {
      return;
  }
  puts(message);
}

int main() {
    WARN("foo");
    return 0;
}

GCC 然后完全清理代码。

Answer 3

我不是 boost 专家，但我猜测有一种方法可以构造一个 lambda，只有在 WARNINGS_ENABLED 为 true 时才会对其进行求值以生成字符串。 类似...

inline void warnFunc(some_boost_lambda &message_generator) {
  if (WARNINGS_ENABLED) {
    cerr << message_generator() << endl;
  }
}

#define WARN(msg) warnFunc(...insert boost magic here to turn msg into a lambda...)

Answer 4

优化代码，除非全局 WARNING_ENABLED 被声明为 const。

顺便说一句，如果 WARN 是内联函数，您仍然需要付出消息构造的代价（在字符串上使用 lexical_cast 和运算符+的示例中，这是非常低效的），即使它被禁用。

这里有一些高效（禁用运行时时最小（分支预测 CPU 接近于零）开销）

记录宏

，支持函数和流式日志记录。

你不能使用预处理器定义整个事情吗？

Answer 5

void inline void LogWarning(const string &message) 
{
  //Warning
}

#ifdef WARNINGS_ENABLED
#define WARN(a) LogWarning(a)
#else
#define WARN(a)
#endif

这就是 ASSERT() 宏的工作原理。 WARN 中括号内的所有代码甚至都没有通过预处理器到达编译器。这意味着您可以做其他事情，例如

#ifdef WARNINGS_ENABLED
// Extra setup for warning
#endif
//....
WARN(uses setup variables)

它会以两种方式编译。 为了让优化器认识到括号中没有副作用，您可以在其中放置一些非常复杂的语句（即高级字符串操作），这些语句很难以任何方式证明。