编译器是否会对空函数体进行优化？（gcc）

Question

使用基于策略的设计，一个EncapsulatedAlgorithm：

template< typename Policy>
class EncapsulatedAlgorithm : public Policy
{
    double x = 0; 

    public: 
        using Policy::subCalculate; 

        void calculate()
        {
            Policy::subCalculate(x); 
        }
    protected:
        ~EncapsulatedAlgorithm() = default;
};

可能有一个执行子计算的 策略。这个子计算对于算法来说不是必要的：它只是在某些情况下用于加速算法收敛。因此，为了模拟这种情况，假设有三种策略。

其中一种只是“记录”一些东西：

struct log
{
    static void subCalculate(double& x)
    {
        std::cout << "Doing the calculation" << endl; 
    }
};

计算机：

struct calculate
{
    static void subCalculate(double& x)
    {
        x = x * x; 
    }
};

有一个将它们聚集在一起并将它们束缚在黑暗中的人:D - 这完全没有任何作用:

struct doNothing
{
    static void subCalculate(double& x)
    {
        // Do nothing. 
    }
};

这是示例程序：

typedef EncapsulatedAlgorithm<doNothing> nothingDone; 
typedef EncapsulatedAlgorithm<calculate> calculationDone; 
typedef EncapsulatedAlgorithm<loggedCalculation>  calculationLogged; 

int main(int argc, const char *argv[])
{
    nothingDone n; 
    n.calculate(); 

    calculationDone c; 
    c.calculate();

    calculationLogged l; 
    l.calculate(); 

    return 0;
}

这里有一个实时的例子（点击跳转）。我试着检查带优化的gcc生成的汇编代码：

g++ -S -O3 -std=c++11 main.cpp

但我对汇编语言不够了解，无法确定结果的解释-生成的文件很小，我无法识别函数调用，因为所有策略的静态函数的代码都是内联的。

我能看到的是，在没有针对主函数进行优化的情况下，在主函数中存在一个与“doNothing :: subCalculate”相关的call和随后的leave。

call    _ZN9doNothing12subCalculateERd
leave

以下是我的问题：

1. 我应该从何处开始学习才能够读懂 g++ -S 的输出？
2. 空函数是否被优化掉了？在 main.s 中的哪些行中可以看到？
3. 这个设计是否可行？通常来说，实现一个什么都不做的函数是一件坏事，因为接口所表达的意思完全不同于实际情况（例如，subCalculate 而不是 doNothing），但是对于策略模式来说，策略名称清楚地表明该函数不会执行任何操作。否则，我需要进行类型特征处理，例如使用 enable_if 等，只是为了排除一个单独的函数调用。

- tmaric

---

首先删除 iostream 以获得最小的输出。如果我这样做并使用 -O3 编译示例且没有调试信息，它就变成了 return 0：即 xorl %eax, %eax，该语句只是通过将 eax 寄存器与自身异或来将 eax 寄存器设置为 0。 - pmr

如果编译器内联一个函数，而该函数为空，则实际上没有更多可以优化的内容，因此在调用的优化阶段中，无操作将很好地完成其余部分的优化。 如果不允许内联，调用将不会被优化掉。 因此，这个问题大致等同于：编译器是否会做一些极其愚蠢的事情，而这些事情本应在测试版中被捕捉和消除？答案是“有时候” :( - n. m.

你可以使用 -fdump-tree-all 生成中间 Gimple dumps ...（它会输出数百个文件，但其中一些非常易读，具有类似 C 的语法）。另请参阅 MELT。 - Basile Starynkevitch

Answer 1

我访问了http://assembly.ynh.io/，这个网站展示了汇编输出。我

template< typename Policy>
struct EncapsulatedAlgorithm : public Policy
{
        void calculate(double& x)
        {
            Policy::subCalculate(x); 
        }
};
struct doNothing
{
    static void subCalculate(double& x)
    {
    }
};
void func(double& x) {
   EncapsulatedAlgorithm<doNothing> a;
   a.calculate(x);
}

并获得了以下结果：

            .Ltext0:
                .globl  _Z4funcRd 
            _Z4funcRd:
            .LFB2:
                .cfi_startproc    #void func(double& x) {
            .LVL0:
0000 F3             rep           #not sure what this is
0001 C3             ret           #}
                .cfi_endproc
            .LFE2:
            .Letext0:

嗯，我只在汇编代码中看到了两个操作码。一个是rep（不知道是什么），另一个是结束函数的指令。这意味着G++编译器可以轻松地优化掉函数体。

- Mooing Duck

Answer 2

如何开始学习以便能够阅读g++ -S输出的内容？

本站不提供推荐阅读材料。请在Google中搜索" x86汇编语言 "。

空函数是否被优化掉了，它在main.s中的哪些行？

在启用优化器时，它将被优化掉，因此在生成的.S文件中不会有任何行。您已经在未优化的输出中找到了调用....

实际上，甚至执行乘法的策略也可能被删除，因为编译器应该能够计算出您没有使用结果值。添加代码以打印x的值，并从一些在编译时无法知道的值中设置x（在像这样的小实验程序中使用argc通常很方便，然后您将强制编译器至少保留具有功能意义的代码。）

这个设计是否可以？

这取决于很多事情（例如，是否要使用模板，因为实现需要在头文件中公开，是否要处理每个实例的不同类型等），但是您正在正确地实现设计。

通常，实现一个什么都不做的函数是一件坏事，因为接口完全说明了不同的事情（subCalculate而不是doNothing），但在策略的情况下，策略名称清楚地表明该函数不会做任何事情。否则，我需要进行类型特征处理，如enable_if等，只排除一个函数调用。

您可能需要仔细考虑函数名称... do_any_necessary_calculations()，ensure_exclusivity()代替lock_mutex()，after_each_value()代替print_breaks等等。

- Tony Delroy