在MSVC中，“Escape”和“Clobber”的等效术语是什么？

Question

在Chandler Carruth的CppCon 2015演讲中，他介绍了两个神奇的函数，可以在不产生额外性能损失的情况下击败优化器。

以下是这些函数的参考代码（使用GNU风格的内联汇编）：

void escape(void* p)
{
    asm volatile("" : : "g"(p) : "memory");
}

void clobber()
{
    asm volatile("" : : : "memory");
}

它适用于支持GNU风格内联汇编的任何编译器（GCC、Clang、英特尔编译器，可能还有其他）。然而，他提到它在MSVC中不起作用。

检查Google Benchmark的实现，似乎他们使用reinterpret cast转换为volatile const char&并将其传递给在非gcc / clang编译器上隐藏在不同翻译单元中的函数。

template <class Tp>
inline BENCHMARK_ALWAYS_INLINE void DoNotOptimize(Tp const& value) {
    internal::UseCharPointer(&reinterpret_cast<char const volatile&>(value));
}

// some other translation unit
void UseCharPointer(char const volatile*) {}

然而，我有两个顾虑：

1. 我可能会产生一个函数调用
2. 有可能“聪明”的链接时优化器会认识到UseCharPointer很小，将其内联，然后丢弃我想要保留的所有代码，或者“聪明”的优化器可能被允许执行其他我不想要的重新排序。

在MSVC中是否有任何低级等效于GNU样式汇编函数？还是这是MSVC上最好的选择？

- helloworld922

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相关：在基准测试时防止编译器优化 询问原始的 GNU C 内联 asm 版本实际上是做什么的。 - Peter Cordes

Answer 1

虽然我不知道MSVC是否有相应的汇编技巧，但Facebook在他们的Folly基准库中使用以下方法：

/**
 * Call doNotOptimizeAway(var) against variables that you use for
 * benchmarking but otherwise are useless. The compiler tends to do a
 * good job at eliminating unused variables, and this function fools
 * it into thinking var is in fact needed.
 */
#ifdef _MSC_VER

#pragma optimize("", off)

template <class T>
void doNotOptimizeAway(T&& datum) {
  datum = datum;
}

#pragma optimize("", on)

#elif defined(__clang__)

template <class T>
__attribute__((__optnone__)) void doNotOptimizeAway(T&& /* datum */) {}

#else

template <class T>
void doNotOptimizeAway(T&& datum) {
  asm volatile("" : "+r" (datum));
}

#endif

这里是GitHub上的代码链接。

- Tim Severeijns

Answer 2

我正在寻找一种方法在我自己的小型基准库中实现完全相同的操作。令人沮丧的是，MSVC针对x64的编译禁用了__asm技巧，而针对x86的编译则允许使用它！

经过几次尝试后，我重复了谷歌的解决方案，而不会产生额外的调用！美妙之处在于这个解决方案适用于MSVC(/Ox)和GCC(-O3)。

template <class T>
inline auto doNotOptimizeAway(T const& datum) {
    return reinterpret_cast<char const volatile&>(datum);
}

在调用的地方，我只是不使用返回的 volatile！最初的回答。

int main()
{
    int a{10};
    doNotOptimizeAway(a);
    return 0;
}

生成的汇编代码 (编译器探索器)

a$ = 8
main    PROC
        mov     DWORD PTR a$[rsp], 10
        movzx   eax, BYTE PTR a$[rsp]
        xor     eax, eax
        ret     0
main    ENDP

- Xenonamous

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MSVC风格的__asm{}也不是特别有用；它没有类似于GNU C内联汇编的输入/输出约束，让您告诉编译器一个空的汇编块实际上读取或读写C变量，以强制编译器将该变量实现为寄存器。 - Peter Cordes

一个volatile load会强制编译器将其存在内存中，而不仅仅是像mov edx, 10这样。但至少编译器仍然知道该变量只被读取，所以return a;仍然可以在store/reload之间编译为mov eax, 10。但仍然有可能会在使用它的地方引入2个指令，除非该变量已经存在于内存中，那么你只需要进行加载。因此，这可能会在不太干扰编译器生成代码的情况下有用，但绝对不是免费的。 - Peter Cordes

对于窄类型（sizeof(T)<=sizeof(void*)），在大多数情况下，将数据赋值给 volatile T dummy = datum 可能更便宜：只有存储而没有重新加载。只有对于编译器已经溢出的数据，volatile 加载才更好。 - Peter Cordes