c++ - GCC `__attribute__ ((pure))` 关于 "input state"getter 方法的建议 - 正确吗？

Question

使用 -Wsuggest-attribute=pure 编译使 GCC 建议可以用 __attribute__ ((pure)) 标记的潜在函数以进行优化。

这是 definition of pure关于 GCC 的文档:

Many functions have no effects except the return value and their return value depends only on the parameters and/or global variables. Such a function can be subject to common subexpression elimination and loop optimization just as an arithmetic operator would be. These functions should be declared with the attribute pure.

我正在创建一个小型游戏引擎，其中有一个包含 input_state 成员的 input_context 类。 input_context 类通过从操作系统获取全局输入状态来更新每一帧的 input_state 成员。

它还包含几个“getter”来查询输入状态。

简化示例:

class input_context
{
private:
    input_state _input_state;

public:
    void update()
    {
        os::fill_input_state(_input_state);
    }

    auto mouse_x() const noexcept
    { 
        return _input_state._mouse_x;
    }

    auto mouse_y() const noexcept
    { 
        return _input_state._mouse_y;
    }

    auto is_key_down(keycode k) const noexcept
    { 
        // `_keys` is an array of `bool` values.
        return _input_state._keys[k];
    }
};

GCC 告诉我所有这些“getter 方法”，例如 mouse_x()、mouse_y() 和 is_key_down()，都是__attribute__ ((pure)) 的候选人。

我应该将这些方法标记为纯吗？

我不这么认为，但是 GCC 的建议让我想知道。

我不确定如何解释 GCC 对 pure 的定义 - 它说那些只依赖于参数和/或全局变量的函数应该被标记为这样.

• 在某种程度上，全局操作系统输入状态可以解释为全局变量。

• 另一方面，“getter 方法”总是返回不同的值，具体取决于 _input_state 成员变量。

Answer 1

我认为将其标记为纯净是可以的。以简化形式考虑您的示例，并添加了一些 IO 功能:

#include <stdio.h>
class X {
  int x_=0;
public:
  int x() const noexcept __attribute__ ((pure)) /*__attribute__((noinline))*/;
  void inc() noxcept { x_++; }
};
int X::x() const noexcept { puts("getting x"); return x_;}
int main(){
  X x;
  printf("%d\n", x.x() + x.x() + x.x());
  x.inc();
  printf("%d\n", x.x() + x.x() + x.x());
}

pure 让您获得:

getting x
0
getting x
3

代替

getting x
getting x
getting x
0
getting x
getting x
getting x
3

在优化级别至少 -O1(在更高级别，您可能需要添加 __attribute__((noinline)) 以防止内联)。

如果在对这些 getter 的两次连续调用之间状态发生变化，只要编译器可以检测到状态已发生变化，那也没关系。如果您需要运行 非常量 方法来更改状态，那么这不违反纯度。然而，如果状态以编译器无法获知的方式改变自己(系统改变它/另一个线程改变它/信号处理程序改变它)，那么pure 属性不再合法。