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C++:编译时评估与运行时评估

2023-07-05 12:29:30  阅读:262  来源: 互联网

标签:C++ 汇编 编译


我认为重要的是要先介绍一下评估在这种情况下的含义。它的意思是确定某个变量的值。因此,编译时评估意味着当所有内容都编译成目标文件时,某些变量的值就被确定了。

运行时评估意味着某些变量的值必须在运行时确定。我认为可以肯定地说,我们理想地希望所有内容都在编译时进行评估。

玩具示例

int  main ()  {

     int one = 1 ; 
    整数十 = 10
    int总和 = 一 + 一 + 十;
}

这只是一个关于数字相加的小玩具示例。实际上,您会认为编译器能够在编译时计算出该值。但恐怕这是不正确的。相应的汇编代码(在 x86_64 上编译)如下所示:

Push rbp 
mov rbp, rsp 
mov DWORD PTR [rbp-4], 1 
mov DWORD PTR [rbp-8], 10 
mov eax, DWORD PTR [rbp-4] 
lea edx, [rax+rax] 
mov eax, DWORD PTR [ rbp-8]
添加 eax,edx 
mov DWORD PTR [rbp-12],eax
 mov eax,0 
pop rbp 
ret

为此了解汇编并不是太重要。但它需要五个汇编指令才能完成我们所做的任务。为了清楚起见,我将部分加粗。

这是在运行时评估 sum 变量的示例。该值无法在编译时确定,因此我们浪费了宝贵的汇编指令来在执行期间计算这个微不足道的总和。

我们可以通过向变量添加constexpr关键字来缓解这种情况。

int  main ()  {

     constexpr  int one = 1 ; 
    constexpr  int十 = 10 ; 
    int总和 = 一 + 一 + 十;
}

生成以下程序集:

Push rbp 
mov rbp、rsp 
mov DWORD PTR [rbp-4]、1 
mov DWORD PTR [rbp-8]、10 
mov DWORD PTR [rbp-12]、12
 mov eax、0 
pop rbp 
ret

我再次将与总和对应的行加粗。现在只需要一条汇编指令即可完成此操作,并且基本上只是将值 12 复制到内存中。我们可以清楚地看到这个值 12 是在编译阶段预先计算出来的,因此我们不会浪费 CPU 周期来计算这个总和。是编译时评估。

结论

我认为很明显我们应该尽可能努力进行编译时评估。在此示例中,我们节省了 4 行指令,但想象一下通过庞大的代码库可以实现复合节省。

然而,这并不总是可能的。对于诸如内存动态分配之类的事情,在编译时期间不可能有很多时间进行评估。运行时评估也具有传染性,它会影响未来的变量。这类似于我们在变量 1 和 10 上显式标记constexpr的方式,并且 sum 变量最终也成为常量表达式。

标签:C++,汇编,编译
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