Почему мой компилятор C++ не оптимизирует эту память?

Question

Я создал эту программу. Он не представляет интереса, но использует вычислительную мощность.

Глядя на вывод с objdump -d, я вижу три звонка rand и соответствующие инструкции mov в конце, даже при компиляции с O3.

Почему компилятор не понимает, что память не будет использоваться, и просто замените нижнюю половину на while(1){}? Я использую gcc, но меня больше всего интересует то, что требуется по стандарту.

/* 
* Create a program that does nothing except slow down the computer. 
*/ 
#include <cstdlib> 
#include <unistd.h> 

int getRand(int max) { 
    return rand() % max; 
} 

int main() { 
    for (int thread = 0; thread < 5; thread++) { 
    fork(); 
    } 
    int len = 1000; 
    int *garbage = (int*)malloc(sizeof(int)*len); 
    for (int x = 0; x < len; x++) { 
    garbage[x] = x; 
    } 
    while (true) { 
    garbage[getRand(len)] = garbage[getRand(len)] - garbage[getRand(len)]; 
    } 
} 

Answer 1

Поскольку GCC недостаточно умен, чтобы выполнять эту оптимизацию на динамически распределенной памяти. Однако, если вы измените garbage быть локальным массивом вместо GCC компилирует петлю на это:

.L4: 
    call rand 
    call rand 
    call rand 
    jmp .L4 

Это просто вызывает rand повторно (который необходим, потому что вызов имеет побочные эффекты), но оптимизирует из чтений и пишет.

Если GCC был даже более умным, он также мог бы оптимизировать вызовы rand, потому что его побочные эффекты влияют только на последующие вызовы rand, и в этом случае их нет. Однако такая оптимизация, вероятно, была бы пустой тратой времени авторов компилятора.

Answer 2

Он не может, в общем, сказать, что rand() не наблюдаемые побочные эффекты здесь и не требуется, чтобы удалить эти вызовы.

Он может удалить записи, но может быть использование массивов достаточно, чтобы подавить это.

Стандарт не требует и не запрещает то, что он делает. Пока программа имеет правильное наблюдаемое поведение, любая оптимизация - это чисто качество реализации.

Answer 3

Этот код вызывает неопределенное поведение, поскольку он имеет бесконечный цикл без видимого поведения. Поэтому любой результат допустим.

В C++ 14 текст 1,10/27:

Реализация может предположить, что любой поток, в конечном счете сделать одно из следующих действий:

• кончить,
• сделать вызов функции ввода-вывода библиотеки,
• доступ или изменение изменчивого объекта, или
• выполнить операцию синхронизации или атомную опера Тион.

[Примечание. Это предназначено для разрешения преобразований компилятора, таких как удаление пустых петель, даже если завершение невозможно доказать. -end note]

Я бы не сказал, что rand() считается функцией ввода-вывода.

Related question

Answer 4

Оставьте это шанс врезаться переполнением массива! Компилятор не будет размышлять о диапазоне выходов getRand.