基于常量函数参数的编译时优化

Question

我有两个函数void f(int x){...} 和 void g(int x){f(x);}。我知道99%的情况下g()接收到的参数是3或5。在f()中，x从不改变并监督很多循环和条件分支。以下代码是否比我的原始代码更快？

void g(int x)
{
  if(x == 3) f(3);
  else if(x == 5) f(5);
  else f(x);
}

编译器(g++ -Ofast)会将f(3)和f(5)分别编译，类似于编译两个模板参数吗？我还需要做什么才能让编译器更容易地认识到优化机会？声明void f(const int &x){...}有帮助或必要吗？

- user2961927

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如果在f()和/或g()中，x的值没有变化，最好将其作为const传递。不确定是否能够提高性能，但肯定可以告诉编译器x是不可变的状态。 - CinCout

检查汇编代码，有可能会编译成完全相同的东西。如果需要提示，请参考类似于“__bulitin_expect”的内容。 - Passer By

Answer 1

这类问题的答案最终都是误导性的，因为它们不仅取决于您使用的确切环境，还取决于您的项目将与之链接的其他代码（如果使用链接时间优化）。此外，编译器可以生成多个版本 - 其中一些更“优化”，然后“优化程度”取决于谁调用g()。如果g()是constexpr-那么就是这样，编译器可以利用这个事实来指导优化。

无论如何：您需要查看编译器的输出；以编译成您的项目的代码形式。只有这样你才能知道。作为前奏，您应该前往https://godbolt.org上的Compiler Explorer，在一个隔离的环境中亲自查看。

- Kuba hasn't forgotten Monica

Answer 2

如果这是一个性能关键的函数，99%的时间会调用f(3)或f(5)，而你正在尝试优化，那么你应该测量这些调用的差异。如果f()是一个内联函数，优化器可能比变量更好地处理您的常量，以使其某些功能在编译时评估（如常量折叠、强度降低等）。可以使用Godbolt.org查看汇编并查看是否存在任何明显的改进。即使它没有被内联，LTO也可能有所帮助，尽管不同的人报告了不同程度的成功。

如果您没有看到太多改进，但认为事先了解x可能会有一些改进，您还可以考虑编写不同的专门版本的f()，例如f3()和f5()，这些版本针对这些情况进行了优化（尽管您可能还会遇到更大的指令和icache问题）。最重要的是要测量。为了优化而使代码复杂并没有乐趣（或更糟糕的是，在优化的名义下减慢它的速度）。

- Chris Uzdavinis