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c++ - 优化编译器可以添加 std::move 吗?

coder 2023-05-03 原文

编译器能做吗自动左值到右值转换 如果它可以证明左值不会再次使用?这里有一个例子来阐明我的意思:

void Foo(vector<int> values) { ...}

void Bar() {
  vector<int> my_values {1, 2, 3};
  Foo(my_values);  // may the compiler pretend I used std::move here?
}

如果 std::move被添加到注释行,那么 vector 可以 move 到Foo的参数,而不是复制。但是,正如所写,我没有使用 std::move .

静态证明在注释行之后不会使用 my_values 非常容易。那么编译器允许 move vector ,还是需要复制它?

最佳答案

编译器需要表现得好像复制从 vectorFoo 的调用发生。

如果编译器可以证明存在有效的抽象机器行为且没有可观察到的副作用(在抽象机器行为中,而不是在真实计算机中!),涉及将 std::vector move 到 Foo ,它可以做到这一点。

在你上面的例子中,这个( move 没有抽象机器可见的副作用)是正确的;然而,编译器可能无法证明这一点。

复制 std::vector<T> 时可能观察到的行为是:

  • 对元素调用复制构造函数。使用 int 这样做无法观察到
  • 在不同时间调用默认的 std::allocator<>。这调用了 ::new::delete (maybe1) 无论如何,上面程序中没有替换 ::new::delete,所以在标准下你不能观察到这一点。
  • 在不同的对象上多次调用 T 的析构函数。无法观察到 int
  • vector 在调用 Foo 后非空。没有人检查它,所以它是空的就好像它不是一样。
  • 外部 vector 元素的引用或指针或迭代器与内部元素不同。没有引用、 vector 或指针指向 Foo 之外的 vector 元素。

  • 虽然您可能会说“但是如果系统内存不足,并且 vector 很大,那不是可以观察到的吗?”:

    抽象机没有“内存不足”的情况,它只是由于非受限原因有时会失败(抛出 std::bad_alloc )。它不失败是抽象机器的有效行为,并且不因不分配(实际)内存(在实际计算机上)而失败也是有效的,只要内存不存在没有可观察到的副作用。

    一个稍微多一点的玩具箱:
    int main() {
      int* x = new int[std::size_t(-1)];
      delete[] x;
    }
    

    虽然这个程序显然分配了太多内存,但编译器可以自由地不分配任何东西。

    我们可以走得更远。甚至:
    int main() {
      int* x = new int[std::size_t(-1)];
      x[std::size_t(-2)] = 2;
      std::cout << x[std::size_t(-2)] << '\n';
      delete[] x;
    }
    

    可以变成 std::cout << 2 << '\n'; 。那个大缓冲区必须抽象地存在,但只要你的“真实”程序表现得像抽象机器一样,它实际上不必分配它。

    不幸的是,以任何合理的规模这样做都很困难。从 C++ 程序中泄漏信息的方式有很多。所以依赖这样的优化(即使它们发生了)不会有好结果。

    1 有一些关于将调用合并到 new 的内容可能会混淆这个问题,我不确定即使有替换的 ::new 跳过调用是否合法。

    一个重要的事实是,在某些情况下,即使没有调用 std::move,编译器也不需要表现得像有拷贝一样。

    当您从一个函数中的一个局部变量 return 看起来像 return X;X 是标识符,并且该局部变量具有自动存储持续时间(在堆栈上)时,该操作是隐式 move ,并且编译器(如果它can) 可以将返回值和局部变量的存在省略为一个对象(甚至省略 move )。

    当您从临时对象构造对象时也是如此——该操作隐式是一个 move (因为它绑定(bind)到一个右值)并且它可以完全消除 move 。

    在这两种情况下,编译器都需要将其视为 move (而不是拷贝),并且可以省略 move 。
    std::vector<int> foo() {
      std::vector<int> x = {1,2,3,4};
      return x;
    }
    
    x 没有 std::move ,但它被 move 到返回值中,并且可以省略该操作( x 并且返回值可以变成一个对象)。

    这个:
    std::vector<int> foo() {
      std::vector<int> x = {1,2,3,4};
      return std::move(x);
    }
    

    阻止省略,就像这样:
    std::vector<int> foo(std::vector<int> x) {
      return x;
    }
    

    我们甚至可以阻止 move :
    std::vector<int> foo() {
      std::vector<int> x = {1,2,3,4};
      return (std::vector<int> const&)x;
    }
    

    甚至:
    std::vector<int> foo() {
      std::vector<int> x = {1,2,3,4};
      return 0,x;
    }
    

    因为隐式 move 的规则是故意脆弱的。 ( 0,x 是备受诟病的 , 运算符的使用)。

    现在,不建议依赖于在最后一个基于 , 的情况下不会发生的隐式 move :标准委员会已经将隐式复制案例更改为隐式 move ,因为隐式 move 被添加到语言中,因为他们认为无害(该函数返回类型为 A 的类型为 A(B&&) ctor,并且返回语句为 return b;,其中 b 的类型为 B ;在 C++11 版本中,它做了一个隐式的 move 扩展。)不能排除 move :显式转换为 const& 可能是现在和将来防止它发生的最可靠方法。

    关于c++ - 优化编译器可以添加 std::move 吗?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/36362905/

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