编译器指令重新排序C ++中的优化（以及禁止它们的原因）

Question

我已经将代码缩减到以下内容，这是我可以做到的一样简单，同时保留了我感兴趣的编译器输出。

void foo(const uint64_t used)
{
    uint64_t ar[100];
    for(int i = 0; i < 100; ++i)
    {
        ar[i] = some_global_array[i];
    }

    const uint64_t mask = ar[0];
    if((used & mask) != 0)
    {
        return;
    }

    bar(ar); // Not inlined
}

将VC10与/ O2和/ Ob1一起使用，生成的程序集几乎反映了上述C ++代码中的指令顺序。 由于本地数组ar仅在条件失败时传递给bar() ，否则未使用，我原本期望编译器优化到类似下面的内容。

if((used & some_global_array[0]) != 0)
{
    return;
}

// Now do the copying to ar and call bar(ar)...

编译器是不是这样做，因为在一般情况下它很难识别出这样的优化吗？ 或者是否遵循一些禁止它这样做的严格规定？ 如果是这样，为什么，并且有什么方法可以给它一个暗示，这样做不会改变我的程序的语义？

注意：显然通过重新排列代码来获得优化输出是微不足道的，但我感兴趣的是为什么编译器在这种情况下不会优化，而不是在这种（故意简化的）情况下如何这样做。

Answer 1

可能之所以没有得到优化的原因是全局阵列。 编译器无法事先知道，例如，访问some_global_array[99]会导致生成某种异常/信号，因此必须执行整个循环。 如果全局数组在同一个编译单元中静态定义，情况就会大不相同。

例如，在LLVM中，全局数组的以下三个定义将产生该函数的截然不同的输出：

// this yields pretty much what you're seeing
uint64_t *some_global_array; 
// this calls memcpy and then performs the conditional check
uint64_t some_global_array[100] = {0};
// this calls memset (not memcpy!) on the ar array and then bar directly (no 
// conditional checks since the array is const and filled with 0s, so the if
// is always false) 
const uint64_t some_global_array[100] = {0};

第二个是非常令人费解的，但它可能只是一个错过的优化（或者我可能缺少其他东西）。

Answer 2

没有“严格的规则”来控制允许编译器输出什么样的汇编语言。 如果编译器可以确定由于某些先决条件而不需要执行代码块（因为它没有副作用），那么绝对允许将整个事件短路。

在一般情况下，这种优化可能相当复杂，并且您的编译器可能不会全力以赴。 如果这是性能关键代码，那么您可以微调源代码（如您所建议的那样）以帮助编译器生成最佳汇编代码。 这是一个试错过程，您可能必须再次为下一版本的编译器执行此操作。