看过先前的问题1,2,我想知道是否可以强制编译器对以下打印质数的代码执行恒定折叠。
#include <iostream>
using namespace std;
inline bool is_prime(int n)
{
if(n<2)
return false;
for(int i=2;i*i<=n;i++)
if(n%i==0)
return false;
return true;
}
int main()
{
for(int i=0;i<20;i++)
if(is_prime(i))
cout<<i<<endl;
return 0;
}
我通过以下方式构建它:
g++ -O3 -S main.cpp -o main.asm
结果是:
2,3,5,7,11,13,17,19
我想强制编译器看一下类似的代码
for(int x:{2,3,5,7,11,13,17,19})
cout<<x<<endl;
要么
cout<< 2 <<endl;
cout<< 3 <<endl;
cout<< 5 <<endl;
cout<< 7 <<endl;
cout<< 11 <<endl;
cout<< 13 <<endl;
cout<< 17 <<endl;
cout<< 19 <<endl;
但是阅读程序集显示没有任何 react 。
我什至使用了
__builtin_expect
,但是没有用。有什么方法可以强制编译器优化器读取for循环并利用已知输出数据的优势?
我想不使用模板元编程就这样做。
PS。 我的真正目的只是测试编译器,而不是一种计算质数的有效方法。我只想向我的 friend 们展示C++编译器功能强大。
如果需要关注
is_prime
的分离,我将所有内容都放在了main中,则没有发现任何区别:#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
for(int n=2;n<20;n++)
{
bool is_prime=true;
for(int i=2;i*i<=n;i++)
if(n%i==0)
{
is_prime=false;
break;
}
if(is_prime)
cout<<n<<endl;
}
return 0;
}
甚至还有一个示例,它对编译器没有任何借口:
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int prime_after6000()
{
int n=6000;
do
{
bool is_prime=true;
for(int i=2;i*i<=n;i++)
if(n%i==0)
{
is_prime=false;
break;
}
if(is_prime)
return n;
n++;
}while(true);
}
int main()
{
cout<<prime_after6000()<<endl;
return 0;
}
部件:
...
main:
.LFB1907:
.cfi_startproc
subq $8, %rsp
.cfi_def_cfa_offset 16
movl $6000, %esi ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; bad
.L18:
testb $1, %sil
je .L15
movl $2, %ecx
jmp .L16
.p2align 4,,10
.p2align 3
.L17:
movl %esi, %eax
cltd
idivl %ecx
testl %edx, %edx
je .L15
.L16:
addl $1, %ecx
movl %ecx, %eax
imull %ecx, %eax
cmpl %esi, %eax
jle .L17
movl $_ZSt4cout, %edi
call _ZNSolsEi
movq %rax, %rdi
call _ZSt4endlIcSt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIT_T0_ES6_
xorl %eax, %eax
addq $8, %rsp
.cfi_remember_state
.cfi_def_cfa_offset 8
ret
.p2align 4,,10
.p2align 3
.L15:
.cfi_restore_state
addl $1, %esi
jmp .L18
.cfi_endproc
.LFE1907:
.size main, .-main
.p2align 4,,15
.type _GLOBAL__sub_I__Z15prime_after6000v, @function
_GLOBAL__sub_I__Z15prime_after6000v:
...
最佳答案
这里对编译器有一个基本的误解。让我们仔细检查一下您编写的程序,并考虑您希望编译器为您做些什么。
该程序的主要特征是它不接受任何输入,但是通过写入cout
发出输出。请记住,is_prime
函数不是compiler intrinsic;编译器将其视为另一个函数。这很重要,我稍后再讲。
现在,编译器将如何按照您描述的方式转换程序?它怎么能做这样的事情?也就是说,编译器如何将这两个嵌套循环转换为将整数写入cout
的简单语句序列?唯一可能的方法是执行程序,找出所有需要写入cout
的值。
那没有任何意义,是吗?让我们看一下这里的全景图,并考虑具有相同特征的所有程序(或语句序列)。那些不接受任何输入而是发出输出的对象。问题将变成:为什么编译器不执行源代码,而只发出写入输出值的代码?由于以下原因:
cout
时,编译器并不完全知道会发生什么。标准输出流可以重定向到奇怪的东西。因此,不接受任何输入的程序不一定会使编译器更容易优化。 也就是说,可以在非常有限的时间内评估的简单代码实际上是由编译器评估的。这种优化称为constant folding。无需执行即可消除对程序状态没有任何影响的代码段。例如,如果删除了
cout<<i<<endl;
,则编译器将仅优化其余代码。这称为dead code elimination。编译器之所以进行这些优化,是因为它们可以由编译器以系统的方式完成,并且它们在实际的代码库中非常有效。但是,如果
is_prime
函数是编译器固有的,会发生什么呢?在这种情况下,编译器可能会有一个内置的表,其中包含常用的质数和非常快速的素数测试实现。然后,您可以期望编译器多次(甚至完全)在主函数中展开loop
,仅包含输出语句,实质上执行您要查找的转换。