C++ 一旦运行长度超过2，编译器是否会优化"；strnlen(mystring，32)>；2"；以停止循环

发布于12月27日

在条件表达式求值过程中，现代编译器(或者这些编译器从C89开始就存在了)是否在short circuit evaluated个代码中替换了下面这样的情况？

char mystring[32] = "this is a long line";
if((strnlen(mystring, 32)) > 2)
{
    return 1;
}

与在处理strnlen(...)期间考虑右操作数一样，并且当strnlen(...)内的C字符串的游程长度超过外部条件表达式的右操作数(在本例中为2)时，strnlen(...)将爆发？

如果我没有预先指定字符串长度，这会有什么关系吗？
如果我go 掉了IF个内部表达式中的括号，会有什么关系吗？
如果我将操作数和运算符切换为<，会有什么关系吗？

推荐答案

Maybe，具体取决于编译器.让我们来看一些例子，它们是用GCC 13.2.0和clang 17.0.1编译的，都是在优化级别-O3和with extensions enabled(注意，strnlen是POSIX，而不是标准C).

int p() {
    char mystring[32] = "this is a long line";
    return strnlen(mystring, 32) > 2;
}

Cang和GCC都将其优化为mov eax, 1; ret.这是因为它们知道strnlen的行为，并且可以替换调用的返回值，而不需要在运行时计算它.(在GCC，这个数字是implemented via __builtin_strnlen).

如果strnlen函数不是已知的内置函数，但可以内联:

inline int my_strnlen(char const* s, int n) {
    for (int i = 0; i != n; ++i)
        if (s[i] == 0)
            return i;
    return n;
}
int p() {
    char mystring[32] = "this is a long line";
    return my_strnlen(mystring, 32) > 2;
}

在这里，叮当优化到mov eax, 1，但GCC发出一个循环.

最后，对于标记为pure的未知谓词，告诉优化器它没有副作用:

__attribute__((pure)) int f(char);
inline int my_strnlen_f(char const* s, int n) {
    for (int i = 0; i != n; ++i)
        if (f(s[i]))
            return i;
    return n;
}
int p() {
    char mystring[32] = "this is a long line";
    return my_strnlen_f(mystring, 32) > 2;
}

GCC再次发出一个循环；clang发出一些相当笨拙的代码，但这表明它知道调用f不超过3次:

p:                                      # @p
        push    rbx
        mov     edi, 116
        call    f@PLT
        xor     ebx, ebx
        test    eax, eax
        je      .LBB2_1
.LBB2_3:
        mov     eax, ebx
        pop     rbx
        ret
.LBB2_1:
        mov     edi, 104
        call    f@PLT
        test    eax, eax
        jne     .LBB2_3
        mov     edi, 105
        call    f@PLT
        xor     ebx, ebx
        test    eax, eax
        sete    bl
        mov     eax, ebx
        pop     rbx
        ret