Kann Konstanzkorrektheit die Leistung verbessern?

Ich habe mehrfach gelesen, dass das Erzwingen der Konstantenkorrektheit in Ihrem C- oder C ++ - Code nicht nur eine gute Praxis in Bezug auf die Wartbarkeit ist, sondern auch Ihrem Compiler ermöglicht, Optimierungen durchzuführen. Ich habe jedoch auch das genaue Gegenteil gelesen - dass es die Leistung überhaupt nicht beeinträchtigt.

Haben Sie daher Beispiele, bei denen die Konstantenkorrektheit Ihrem Compiler dabei helfen kann, die Leistung Ihres Programms zu verbessern?

constKorrektheit kann die Leistung nicht verbessern, da const_castund mutablein der Sprache ist und Code die Regeln konform brechen kann. Dies wird in C ++ 11 noch schlimmer, wo Ihre constDaten beispielsweise ein Zeiger auf a sein können std::atomic, was bedeutet, dass der Compiler Änderungen berücksichtigen muss, die von anderen Threads vorgenommen wurden.

Trotzdem ist es für den Compiler trivial, den generierten Code zu überprüfen, festzustellen, ob er tatsächlich in eine bestimmte Variable schreibt, und Optimierungen entsprechend anzuwenden.

Das alles gesagt, constKorrektheit ist eine gute Sache in Bezug auf Wartbarkeit. Andernfalls könnten Clients Ihrer Klasse die internen Mitglieder dieser Klasse beschädigen. Betrachten Sie zum Beispiel den Standard std::string::c_str()- wenn er keinen konstanten Wert zurückgeben könnte, könnten Sie mit dem internen Puffer des Strings herumschrauben!

Nicht constaus Leistungsgründen verwenden. Verwenden Sie es aus Gründen der Wartbarkeit.

Ja, kann es.

Die meisten consts dienen ausschließlich dem Programmierer und helfen dem Compiler nicht bei der Optimierung, da es legal ist, sie wegzuwerfen, und sie dem Compiler nichts Nützliches für die Optimierung mitteilen. Einige consts können jedoch nicht (legal) weggeworfen werden, und diese liefern dem Compiler nützliche Informationen zur Optimierung.

Beispielsweise kann der Zugriff auf eine mit einem constTyp definierte globale Variable eingebunden werden, während eine ohne constTyp nicht eingefügt werden kann, da sie sich zur Laufzeit ändern kann.

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

Denken Sie in der Praxis daran, dass constdie Leistung zwar verbessert werden kann, in den meisten Fällen jedoch nicht oder nicht, aber die Änderung nicht spürbar ist. Der Hauptnutzen von constist nicht die Optimierung.

Steve Jessop gibt in seinem Kommentar zur ursprünglichen Frage ein weiteres Beispiel, das etwas Erwähnenswertes aufwirft. In einem Blockbereich kann ein Compiler ableiten, ob eine Variable mutiert wird, und entsprechend optimieren, unabhängig davon const, da der Compiler alle Verwendungen der Variablen sehen kann. Im obigen Beispiel ist es dagegen unmöglich vorherzusagen, ob foo1eine Mutation vorliegt, da sie in anderen Übersetzungseinheiten geändert werden könnte. Ich nehme an, ein hypothetischer empfindungsfähiger Ultra-Compiler könnte ein gesamtes Programm analysieren und feststellen, ob der Inline-Zugriff auf foo1... gültig ist, echte Compiler jedoch nicht.

nach meiner erfahrung nein

Für skalare Variablen kann der Compiler bestimmen, wann der Wert geändert wird, und die erforderliche Optimierung selbst durchführen.

Für Array-Zeiger ist die Konstantenkorrektheit keine Garantie dafür, dass die Werte bei potenziellen Aliasing-Problemen wirklich konstant sind. Daher kann der Compiler den const-Modifikator nicht allein verwenden, um Optimierungen durchzuführen

Wenn Sie nach einer Optimierung suchen, sollten Sie __restrict__spezielle Funktionsmodifikatoren / -attribute in Betracht ziehen : http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Function-Attributes.html

Ein bisschen alt, gilt aber immer noch: http://www.gotw.ca/gotw/081.htm Und noch mehr: http://cpp-next.com/archive/2009/08/want-speed-pass-by -Wert/