Блог

Предположим, что мой код имеет следующую функцию:

 inline int foo() {
    bar();
    int y = baz();
    return y;
}
  

и предположим, что bar() и baz() имеют побочные эффекты.

Если я напишу:

 int z = foo();
printf("z is %dn", z);
  

тогда, очевидно, оба bar() и baz() должны быть выполнены. Но если я напишу:

 foo();
  

и не использовать возвращаемое значение, единственная причина для вызова baz() — это его побочные эффекты.

Есть ли способ, которым я могу сообщить своему компилятору (для любого из: GCC, clang, MSVC, Intel) что-то вроде «вы можете игнорировать побочные эффекты baz() в целях принятия решения о том, следует ли его оптимизировать»? Или «вы можете игнорировать побочные эффекты этой инструкции, чтобы решить, следует ли ее оптимизировать»?

Этот вопрос сформулирован для C и C , но может быть актуален для всех видов процедурных языков. Давайте сделаем это C , потому что это то, что я использую больше всего прямо сейчас.

Примечание:

• bar() , baz() не находятся под моим контролем.
• Подпись foo() не может быть изменена. Конечно, я мог бы использовать какой-нибудь прокси и применять baz() лениво, если бы захотел; или просто написать другую функцию для случая неиспользования y . Это не то, о чем я спрашиваю.

В качестве расширения к стандартным C и C , gcc и clang поддерживают pure атрибут function, который информирует компилятор о том, что функция не имеет побочных эффектов и ненужные вызовы могут быть удалены. Если вы объявите функцию с этим атрибутом, компилятор поверит вам, даже если вы лжете.

 #include <iostream>

static int foo() __attribute__((pure));

static int foo() {
  std::cout << "I am a side effect!" << std::endl;
  return 17;
}

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

При этом вывод не выводится.Обратите внимание, что clang это выдаст предупреждение о том, что вы игнорируете возвращаемое значение pure функции.

(Особенно, когда вы делаете что-то подобное в C, gcc оптимизирует вызов с -O0 помощью , но оставляет его в with -O2 !)

Определение функции не обязательно должно находиться в области видимости, чтобы это работало, и вы можете повторно объявить функцию с этим атрибутом, даже если предыдущее объявление уже находится в области видимости. Таким образом, его также можно использовать для библиотечных функций. Пример.

Конечно, лгать компилятору всегда на свой страх и риск, и, возможно, это может иметь потенциальные негативные последствия, о которых я не подумал. Это может быть полезным взломом, если вы готовы тщательно изучить сгенерированный код, чтобы убедиться, что он действительно делает то, что вы хотите, но я бы не стал доверять ему слишком сильно.

Существует достаточное количество ситуаций, в которых побочные эффекты функции будут иметь значение только в том случае, если в конечном итоге будет использовано возвращаемое значение, но, насколько я могу судить, ни C, ни C не имеют никаких средств их указания.

В качестве общего примера может быть полезно иметь подпрограммы, которые выполняют некоторые вычисления и возвращают результаты, но вызовут ловушку, если (например, из-за переполнения) они не могут вернуть результат, который не был явно неправильным. В зависимости от того, как используется функция, ее перехват может быть бесконечно предпочтительнее, чем возврат явно неправильного ответа, но, возможно, не предпочтительнее, чтобы она вела себя так, чтобы ее поведение было неотличимо от того, чтобы каким-то образом выдать правильный ответ. Если программа выполняет дюжину вычислений, но использует только десять из них, полное пропуск неиспользуемых вычислений, вероятно, будет более эффективным, чем генерация кода для проверки, произойдет ли в них переполнение.

Возможно, полезной была бы конструкция для проверки того, может ли компилятор гарантировать, что значение определенного lvalue никогда не будет заметно влиять на поведение программы; реализации всегда будет разрешено говорить, что она не может, но в ситуациях, когда компилятор может предложить такую гарантию, это позволило бы соответствующим образом -написанный код, например, «Если значение x, которое должна вернуть эта функция, никогда не будет использоваться, не утруждайте себя его вычислением; в противном случае проверьте переполнение и перехватите, если это произойдет; если используется возвращаемое значение и переполнения не будет,вычислите значение функции. «

Однако я не знаю ни о каких реализациях C, которые предлагают такую функцию.