c++ - Visual C++ ~ 不内联简单的 const 函数指针调用

Question

亲爱的 StackOverflowers，

我得到了一段在 Microsoft Visual Studio C++ 2012 上编译的简单代码:

int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

typedef int (*func_t)(int, int);

class A
{
public:
    const static func_t FP;
};

const func_t A::FP = &add;

int main()
{
 int x = 3;
 int y = 2;
 int z = A::FP(x, y);
 return 0;
}

编译器生成如下代码:

int main()
{
000000013FBA2430  sub         rsp,28h  
int x = 3;
int y = 2;
int z = A::FP(x, y);
000000013FBA2434  mov         edx,2  
000000013FBA2439  lea         ecx,[rdx+1]  
000000013FBA243C  call        qword ptr [A::FP (013FBA45C0h)]  
return 0;
000000013FBA2442  xor         eax,eax
}

我在“完全优化”(/Obx 标志)和“任何合适的”内联函数扩展上编译了它。 (/Ob2 标志)

我想知道为什么编译器不特别内联这个调用，因为它是常量。你们有没有人知道为什么它没有内联，以及是否可以让编译器内联它？

基督徒

编辑:我现在正在运行一些测试，MSVC 也无法内联函数指针:

-我将 const 指针移出类并使其成为全局指针。

-我将 const 指针移出类并将其置于 main 中。

-我将指针设置为非常量并将其移入本地。

-当我将返回类型设置为 void 并且不给它任何参数时

我开始相信 Microsoft Visual Studio 根本无法内联函数指针...

Answer 1

问题不在于内联，编译器一有机会就会这样做。问题是 Visual C++ 似乎没有意识到指针变量实际上是一个编译时常量。

测试用例:

// function_pointer_resolution.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

extern void show_int( int );

extern "C" typedef int binary_int_func( int, int );

extern "C" binary_int_func sum;
extern "C" binary_int_func* const sum_ptr = sum;

inline int call( binary_int_func* binary, int a, int b ) { return (*binary)(a, b); }

template< binary_int_func* binary >
inline int callt( int a, int b ) { return (*binary)(a, b); }

int main( void )
{
    show_int( sum(1, 2) );
    show_int( call(&sum, 3, 4) );
    show_int( callt<&sum>(5, 6) );
    show_int( (*sum_ptr)(1, 7) );
    show_int( call(sum_ptr, 3, 8) );
//  show_int( callt<sum_ptr>(5, 9) );
    return 0;
}

// sum.cpp
extern "C" int sum( int x, int y )
{
    return x + y;
}

// show_int.cpp
#include <iostream>

void show_int( int n )
{
    std::cout << n << std::endl;
}

函数被分成多个编译单元，以便更好地控制内联。具体来说，我不想内联 show_int，因为它会使汇编代码变得困惑。

第一个问题是有效代码(注释行)被 Visual C++ 拒绝。 G++ has no problem with it ，但 Visual C++ 提示“预期的编译时常量表达式”。这实际上是对所有 future 行为的良好预测。

启用优化和正常编译语义(无跨模块内联)，编译器生成:

_main   PROC                        ; COMDAT

; 18   :    show_int( sum(1, 2) );

    push    2
    push    1
    call    _sum
    push    eax
    call    ?show_int@@YAXH@Z           ; show_int

; 19   :    show_int( call(&sum, 3, 4) );

    push    4
    push    3
    call    _sum
    push    eax
    call    ?show_int@@YAXH@Z           ; show_int

; 20   :    show_int( callt<&sum>(5, 6) );

    push    6
    push    5
    call    _sum
    push    eax
    call    ?show_int@@YAXH@Z           ; show_int

; 21   :    show_int( (*sum_ptr)(1, 7) );

    push    7
    push    1
    call    DWORD PTR _sum_ptr
    push    eax
    call    ?show_int@@YAXH@Z           ; show_int

; 22   :    show_int( call(sum_ptr, 3, 8) );

    push    8
    push    3
    call    DWORD PTR _sum_ptr
    push    eax
    call    ?show_int@@YAXH@Z           ; show_int
    add esp, 60                 ; 0000003cH

; 23   :    //show_int( callt<sum_ptr>(5, 9) );
; 24   :    return 0;

    xor eax, eax

; 25   : }

    ret 0
_main   ENDP

使用 sum_ptr 和不使用 sum_ptr 之间已经存在巨大差异。使用 sum_ptr 的语句生成间接函数调用 call DWORD PTR _sum_ptr 而所有其他语句生成直接函数调用 call _sum，即使源代码使用函数指针。

如果我们现在通过使用 /GL 编译 function_pointer_resolution.cpp 和 sum.cpp 并使用 /LTCG 链接来启用内联，我们会发现编译器会内联所有直接调用。间接调用保持原样。

_main   PROC                        ; COMDAT

; 18   :    show_int( sum(1, 2) );

    push    3
    call    ?show_int@@YAXH@Z           ; show_int

; 19   :    show_int( call(&sum, 3, 4) );

    push    7
    call    ?show_int@@YAXH@Z           ; show_int

; 20   :    show_int( callt<&sum>(5, 6) );

    push    11                  ; 0000000bH
    call    ?show_int@@YAXH@Z           ; show_int

; 21   :    show_int( (*sum_ptr)(1, 7) );

    push    7
    push    1
    call    DWORD PTR _sum_ptr
    push    eax
    call    ?show_int@@YAXH@Z           ; show_int

; 22   :    show_int( call(sum_ptr, 3, 8) );

    push    8
    push    3
    call    DWORD PTR _sum_ptr
    push    eax
    call    ?show_int@@YAXH@Z           ; show_int
    add esp, 36                 ; 00000024H

; 23   :    //show_int( callt<sum_ptr>(5, 9) );
; 24   :    return 0;

    xor eax, eax

; 25   : }

    ret 0
_main   ENDP

底线:是的，编译器会通过编译时常量函数指针进行内联调用，只要该函数指针不是从变量中读取即可。函数指针的使用得到优化:

call(&sum, 3, 4);

但这并没有:

(*sum_ptr)(1, 7);

所有测试都使用 Visual C++ 2010 Service Pack 1 运行，为 x86 编译，在 x64 上托管。

Microsoft (R) 32-bit C/C++ Optimizing Compiler Version 16.00.40219.01 for 80x86