Hằng số có thể cải thiện hiệu suất không?

Tôi đã đọc nhiều lần rằng việc thực thi hằng số đúng trong mã C hoặc C ++ của bạn không chỉ là một phương pháp hay về khả năng bảo trì mà còn có thể cho phép trình biên dịch của bạn thực hiện tối ưu hóa. Tuy nhiên, tôi cũng đã đọc được điều hoàn toàn ngược lại - rằng nó không ảnh hưởng đến hiệu suất cả.

Do đó, bạn có ví dụ nào mà tính đúng của const có thể hỗ trợ trình biên dịch của bạn cải thiện hiệu suất chương trình của bạn không?

consttính đúng đắn không thể cải thiện hiệu suất bởi vì const_castvà mutablebằng ngôn ngữ và cho phép mã phá vỡ các quy tắc một cách phù hợp. Điều này thậm chí còn tồi tệ hơn trong C ++ 11, nơi constdữ liệu của bạn có thể là một con trỏ tới a std::atomic, nghĩa là trình biên dịch phải tôn trọng những thay đổi được thực hiện bởi các luồng khác.

Điều đó nói rằng, việc trình biên dịch xem xét mã mà nó tạo ra và xác định xem nó có thực sự ghi vào một biến nhất định hay không, và áp dụng các tối ưu hóa cho phù hợp.

Điều đó nói lên tất cả, consttính đúng đắn là một điều tốt đối với khả năng bảo trì. Nếu không, các khách hàng của lớp bạn có thể phá vỡ các thành viên nội bộ của lớp đó. Ví dụ, hãy xem xét tiêu chuẩn std::string::c_str()- nếu nó không thể trả về giá trị const, bạn có thể sử dụng bộ đệm bên trong của chuỗi!

Không sử dụng constvì lý do hiệu suất. Sử dụng nó vì lý do bảo trì.

Có nó có thể.

Hầu hết các consts hoàn toàn vì lợi ích của lập trình viên và không giúp trình biên dịch tối ưu hóa bởi vì việc loại bỏ chúng là hợp pháp và vì vậy chúng không cho trình biên dịch biết bất kỳ điều gì hữu ích cho việc tối ưu hóa. Tuy nhiên, một số constkhông thể (hợp pháp) bị loại bỏ và chúng cung cấp cho trình biên dịch thông tin hữu ích để tối ưu hóa.

Ví dụ: quyền truy cập vào một biến toàn cục được xác định với một constkiểu có thể được nội dòng trong khi một biến không có constkiểu không thể được nội dòng vì nó có thể thay đổi trong thời gian chạy.

https://godbolt.org/g/UEX4NB

C ++:

int foo1 = 1;
const int foo2 = 2;

int get_foo1() {
    return foo1;
}

int get_foo2() {
    return foo2;
}

asm:

foo1:
        .long   1
foo2:
        .long   2
get_foo1():
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        mov     eax, DWORD PTR foo1[rip] ; foo1 must be accessed by address
        pop     rbp
        ret
get_foo2():
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        mov     eax, 2 ; foo2 has been replaced with an immediate 2
        pop     rbp
        ret

Về mặt thực tế, hãy nhớ rằng mặc dù constcó thể cải thiện hiệu suất, nhưng trong hầu hết các trường hợp, nó sẽ không hoặc có nhưng thay đổi sẽ không đáng chú ý. Tính hữu ích chính của constkhông phải là tối ưu hóa.

Steve Jessop đưa ra một ví dụ khác trong nhận xét của anh ấy về câu hỏi ban đầu, điều này dẫn đến một điều đáng nói. Trong phạm vi khối, trình biên dịch có thể suy luận xem một biến có bị đột biến hay không và tối ưu hóa cho phù hợp, bất kể const, bởi vì trình biên dịch có thể thấy tất cả các công dụng của biến. Ngược lại, trong ví dụ trên, không thể đoán được liệu foo1có bị đột biến hay không vì nó có thể được sửa đổi trong các đơn vị dịch khác. Tôi cho rằng một trình biên dịch siêu biên dịch có tri giác giả định có thể phân tích toàn bộ chương trình và xác định xem nó có hợp lệ để truy cập nội tuyến vào foo1... nhưng các trình biên dịch thực không thể.

theo kinh nghiệm của tôi, không

Đối với các biến vô hướng, trình biên dịch có thể xác định bất cứ khi nào giá trị được thay đổi và tự thực hiện tối ưu hóa cần thiết.

Đối với con trỏ mảng, tính đúng của const không đảm bảo rằng các giá trị thực sự không đổi khi có các vấn đề về răng cưa tiềm ẩn. Do đó, trình biên dịch không thể chỉ sử dụng công cụ sửa đổi const để thực hiện tối ưu hóa

nếu bạn đang tìm kiếm sự tối ưu hóa, bạn nên xem xét __restrict__hoặc các công cụ sửa đổi / thuộc tính chức năng đặc biệt: http://gcc.gnu.org/onlineocs/gcc/Function-Attributes.html

Một chút cũ, nhưng vẫn được áp dụng: http://www.gotw.ca/gotw/081.htm Và một số khác: http://cpp-next.com/archive/2009/08/want-speed-pass-by -giá trị/