Вопрос или проблема
Пожалуйста, рассмотрите следующую программу:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
typedef char*(*g)(const char*)
__attribute__((__access__(__read_only__, 1)))
;
char *h(const char*)
__attribute__((__access__(__read_only__, 1)))
;
int main() {
g f = h;
char c="0";
f(&c);
printf("%c\n", c);
return 0;
}
Что я пытаюсь сделать, так это убедить GCC в том, что ему не нужно считывать значение из c
при вызове printf()
.
Меня также интересует решение, которое работает для указателей на функции.
Поскольку const
можно легко игнорировать, меня уже не так удивило, что компилятор не использует эту информацию для оптимизации. Поэтому я попробовал атрибут access. Но безуспешно.
Но представьте мое удивленное лицо, когда я изменил g f = h
на g f = strdup
.
Вдруг компилятор понял, что вызов функции не изменит c
и вызвал printf()
напрямую с 0x48
вместо загрузки значения 15(%rsp)
.
Но почему? Я не вижу никаких значительных различий между объявлением h
и объявлением strdup
.
Как я могу убедить GCC сделать ту же оптимизацию для моей функции h
(а желательно также для функций, вызванных через указатель на функцию)?
Ответ или решение
Для оптимизации кода в GCC и обеспечения того, чтобы компилятор не загружал значение переменной из памяти после передачи указателя на функцию с доступом только для чтения, необходимо учитывать несколько важных аспектов.
Понимание проблемы
В вашем коде компилятор должен установить, что переменная c
не изменяется во время выполнения функции h
, которая объявлена с атрибутом доступа __access__(__read_only__, 1)
. Однако, как вы заметили, GCC не всегда может оптимизировать вызовы функций, если они реализованы через указатели на функции, даже когда они имеют аналогичные атрибуты.
Сравнение с функцией strdup
Разница в поведении компилятора между вашим примером и использованием стандартной функции strdup
заключается в том, как GCC обрабатывает встроенные функции и как определяется доказательство неинвалидности данных. В случае с strdup
, компилятор знает, что эта функция не изменяет исходные данные, в то время как для пользовательских функций может не быть достаточных уверенности о том, что они ведут себя предсказуемо.
Решения для оптимизации
-
Использование
const
: Один из самых простых способов убедить компилятор в том, что значение не изменится, — это явное указаниеconst
. Замените строку, объявляющуюchar c
, наconst char c = '0';
. Это позволяет компилятору понять, что данные не подлежат изменениям, и может помочь в оптимизации. -
Явные атрибуты для функции: Помимо использования
__access__
, вы можете явным образом указать дополнительные атрибуты, такие как__attribute__((pure))
или__attribute__((const))
. Эти атрибуты могут помочь компилятору распознать, что функция не изменяет глобальные переменные и не имеет побочных эффектов. -
Подход с
inline
: Если возможно, вы можете рассмотреть написание функцииh
какinline
. Это даст компилятору больше информации о том, что происходит, и, возможно, позволит ему оптимизировать вызовы, как это делает с функциями стандартной библиотеки. -
Избегайте промежуточных переменных: Попробуйте оптимизировать код, избегая ненужных промежуточных переменных. Например, если функция
f
передается в функциюprintf
впечатанно, это может помочь избежать промежуточных загрузок. -
Использование акторов функции вместо указателей: Если возможно, используйте явные вызовы вместо указателей на функции. Это даст компилятору больше информации о коде и может помочь с оптимизациями.
Пример реализации
Вот, как может выглядеть ваш код после внесения изменений:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
typedef char *(*g)(const char *)
__attribute__((__access__(__read_only__, 1)));
const char *h(const char *)
__attribute__((__access__(__read_only__, 1)))
__attribute__((pure));
int main() {
g f = h;
const char c = '0';
f(&c);
// Прямой вызов c вместо передачи по ссылке
printf("%c\n", c);
return 0;
}
Заключение
Оптимизация работы компилятора требует детального понимания синтаксиса и атрибутов C. Ваша цель — убедить компилятор в том, что данные не будут изменены. Используйте const
, объявляйте функции вершинами и избегайте указателей на функции, если это возможно, чтобы улучшить ситуацию. Следуя этим рекомендациям, вы сможете достигнуть оптимизации, которая обеспечит минимальные загрузки из памяти и эффективное выполнение вашего кода.