Может ли компилятор оптимизировать это?

Вопрос или проблема

struct Foo
{
    char* p = new char;
    
    ~Foo()
    {
        if (p) delete p;
    }
};


int main()
{
    {
        Foo f;
        delete f.p;
        f.p = nullptr;
    }
}

char* c = new int;
delete c;
c = nullptr;
if (c) delete c;

Ответ или решение

Да, компилятор может оптимизировать код, но его способность делать это зависит от контекста и специфики управления ресурсами в языке C++. Рассмотрим данную ситуацию более подробно.

Анализ кода

В приведённом коде структура Foo содержит указатель p, который выделяет память в конструкторе и освобождает её в деструкторе. Но при этом, в main(), перед вызовом деструктора, память уже освобождается с помощью delete f.p;, а указатель f.p устанавливается в nullptr. Это создаёт ситуацию, где деструктор должен выполнять проверку условия if (p) delete p;, однако указатель p был обнулён до вызова деструктора.

Оптимизация компилятора

Полная картина

В обычных условиях, компиляторы, такие как GCC, Clang или MSVC, применяют разные техники оптимизации, чтобы улучшить производительность программ. Одним из ключевых принципов оптимизации является удаление неэффективного и ненужного кода. Однако, когда дело доходит до деструкторов, оптимизации могут быть ограничены по нескольким причинам:

1. Обременение безопасности: Деструкторы автоматически вызываются, когда объекты выходят из области видимости, и компилятору необходимо гарантировать, что освобождение ресурсов произойдёт. Даже если логика кажется избыточной, в некоторых ситуациях она может быть важной для корректного освобождения ресурсов.

2. Статус указателя на момент вызова: Компилятор не может с полной уверенностью знать состояние указателя p в момент вызова деструктора. Даже если программа явно задаёт nullptr, компилятор, в целях безопасности, предпочитает сохранить условие проверки. Это также связано с тем, что деструктор может вызываться в разных контекстах, где состояние объекта может отличаться.

3. Механизм работы с исключениями: В C++ деструкторы могут вызываться в ходе обработки исключений, и код внутри деструктора должен быть безопасным в любой момент времени. Это ограничивает возможности компилятора для оптимизации кода, так как он должен гарантировать корректную работу и освобождение ресурсов даже в случае возникновения ошибок исполнения.

Сравнение с другим кодом

Ваше предположение относительно второго примера — выделение и освобождение c, где код выглядит как:

char* c = new int;
delete c;
c = nullptr;
if (c) delete c;

Здесь компилятор имеет более ясную картину, потому что c явно освобождается, и если он был обнулён, то проверка if (c) может быть оптимизирована. Однако при работе с объектами и их деструкторами ситуация всегда более сложная. Компиляторы могут избавиться от лишнего кода, но только если они уверены в том, что это не нарушит корректность программы во всех возможных сценариях.

Заключение

Таким образом, компилятор может оптимизировать проверки и участки кода, но не всегда может сделать это в случае деструкторов из-за различных факторов, включая безопасность, исключения и неопределённость состояния указателя. Это может привести к тому, что, несмотря на явную избыточность, компилятор оставит проверку в деструкторе. Важно помнить, что оптимизация — это не всегда лишь вопрос производительности, но и соблюдение строгих стандартов безопасности и корректности.