c++ - bitwise not操作的编译器优化

Question

我有一个简单的函数来测试两个数组是否互为逆数组。除了 tmp 变量外，它们看起来完全相同。一个有效，另一个无效。我一辈子都弄不明白为什么编译器会优化它——如果它确实是一个优化问题(我的编译器是 IAR Workbench v4.30.1)。这是我的代码:

// this works as expected
uint8 verifyInverseBuffer(uint8 *buf, uint8 *bufi, uint32 len)
{
  uint8 tmp;
  for (uint32 i = 0; i < len; i++)
  {
    tmp = ~bufi[i];
    if (buf[i] != tmp)
    {
      return 0;
    }
  }
  return 1;  
}

// this does NOT work as expected (I only removed the tmp!)
uint8 verifyInverseBuffer(uint8 *buf, uint8 *bufi, uint32 len)
{
  for (uint32 i = 0; i < len; i++)
  {
    if (buf[i] != (~bufi[i]))
    {
      return 0;
    }
  }
  return 1;  
}

代码的第一个版本有效，第二个版本无效。谁能弄清楚为什么？或者进行一些测试来探测问题出在哪里？

Answer 1

您看到的情况是整数提升 规则的结果。任何时候在表达式中使用小于 int 的变量，该值都会被提升为 int 类型。

假设 bufi[i] 包含值 255。它的十六进制表示是 0xFF。然后，该值是 ~ 运算符的操作数。因此，该值将首先被提升为 int(假设它是 32 位)将具有值 0x000000FF，并将 ~ 应用于此给出你 0xFFFFFF00。然后将此值与类型为 uint8_t 的 buf[i] 进行比较。值 0xFFFFFF00 超出此范围，因此比较始终为假。

如果您将 ~ 的结果分配回 uint8_t 类型的变量，值 0xFFFFFF00 将转换为 0x00 。然后将此转换后的值与 buf[i] 进行比较。

所以你看到的行为不是优化的结果，而是语言的规则。按原样使用临时变量是解决此问题的一种方法。您还可以将结果转换为 uint8:

if(buf[i] != (uint8)(~bufi[i]))

或者屏蔽掉除最低位字节以外的所有字节:

if(buf[i] != (~bufi[i] & 0xff))