c++ - 在 C++ 中优化对成员的访问

Question

以下代码使用不同的编译器时，我遇到了不一致的优化行为:

class tester
{
public:
    tester(int* arr_, int sz_)
        : arr(arr_), sz(sz_)
    {}

    int doadd()
    {
        sm = 0;
        for (int n = 0; n < 1000; ++n) 
        {
            for (int i = 0; i < sz; ++i)
            {
                sm += arr[i];
            }
        }
        return sm;
    }
protected:
    int* arr;
    int sz;
    int sm;
};

doadd 函数模拟了对成员的一些密集访问(忽略此问题的溢出)。与实现为函数的类似代码相比:

int arradd(int* arr, int sz)
{
    int sm = 0;
    for (int n = 0; n < 1000; ++n) 
    {
        for (int i = 0; i < sz; ++i)
        {
            sm += arr[i];
        }
    }
    return sm;
}

doadd 方法在使用 Visual C++ 2008 以 Release模式编译时比 arradd 函数 慢约 1.5 倍。当我修改doadd 方法如下(将所有成员别名为 locals):

int doadd()
{
    int mysm = 0;
    int* myarr = arr;
    int mysz = sz;
    for (int n = 0; n < 1000; ++n) 
    {
        for (int i = 0; i < mysz; ++i)
        {
            mysm += myarr[i];
        }
    }
    sm = mysm;
    return sm;
}

运行时大致相同。我是否认为这是 Visual C++ 编译器缺少的优化？使用 -O2 或 -O3 编译时，g++ 似乎做得更好，并且以相同的速度运行成员函数和普通函数。

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基准测试是通过在一些足够大的数组(几百万个整数)上调用 doadd 成员和 arradd 函数来完成的。

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编辑: 一些细粒度的测试表明，罪魁祸首是 sm 成员。用本地版本替换所有其他版本仍然会使运行时变长，但是一旦我将 sm 替换为 mysm 运行时就等于函数版本。

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分辨率

对答案感到失望(对不起，伙计们)，我摆脱了懒惰，开始研究这段代码的反汇编 list 。我的 answer below总结了调查结果。简而言之:它与别名无关，它与循环展开有关，并且在决定展开哪个循环时，MSVC 应用了一些奇怪的启发式方法。

Answer 1

可能是别名问题——编译器无法知道实例变量sm永远不会被arr指向，所以它必须处理 sm 就好像它实际上是 volatile 一样，并在每次迭代时保存它。您可以使 sm 成为不同的类型来检验这个假设。或者只是使用一个临时的本地总和(它将被缓存在一个寄存器中)并在最后将其分配给 sm。