c++ - 编译器去虚拟化，是不是太聪明了？

Question

我编写了这个简短的程序来了解去虚拟化是如何工作的。编译器应该能够推断出正确的类型:

#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;

class Base 
{
public:
    void foo() { cout << "Base::foo" << endl; }
    virtual void bar() { cout << "Base::bar" << endl; }
    virtual ~Base() = default;
};

class Child : public Base 
{
public:
    void foo() { cout << "Child::foo" << endl; }
    void bar() { cout << "Child::bar" << endl; }
};

int main()
{
    Base* obj = new Child;
    obj->foo();
    obj->bar();
    delete obj;
}

使用 gcc 5.3 和 clang 3.7 通过 https://gcc.godbolt.org/ 使用 -O2 -std=c++11 编译.

事实证明，两个编译器都无法优化所有内容 - gcc 内联 foo() 并对 bar() 进行虚拟调用，而 clang 对 进行调用>foo() 并去虚拟化和内联对 bar() 的调用。

与此同时，如果我改为调用 obj->bar();，然后调用 obj->foo();，编译器在优化方面没有问题 - clang 内联调用和 gcc 都对 bar() 进行正常调用而不是虚拟调用，并内联 foo()。

谁能解释这种行为？

Answer 1

这可能是因为编译器认为内联没有帮助，因为与函数调用的开销相比，cout 太昂贵了。如果你用更简单的东西代替它，例如对成员的分配，它将被内联。参见下面的输出

#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;

class Base 
{
public:
    void foo() { i = 1; }
    virtual void bar() { i = 2; }
    virtual ~Base() = default;

    int i = 0;
};

class Child : public Base 
{
public:
    void foo() { i = 3; }
    void bar() { i = 4; }
};

int main()
{
    Base* obj = new Child;
    obj->foo();
    obj->bar();
    std::cout << obj->i << std::endl;
    //delete obj;
}

程序集:

Base::bar():
        movl    $2, 8(%rdi)
        ret
Child::bar():
        movl    $4, 8(%rdi)
        ret
Base::~Base():
        ret
Child::~Child():
        ret
Child::~Child():
        jmp     operator delete(void*)
Base::~Base():
        jmp     operator delete(void*)
main:
        subq    $8, %rsp
        movl    $16, %edi
        call    operator new(unsigned long)
        movl    $4, %esi
        movl    std::cout, %edi
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(int)
        movq    %rax, %rdi
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::endl<char, std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&)
        xorl    %eax, %eax
        addq    $8, %rsp
        ret
        subq    $8, %rsp
        movl    std::__ioinit, %edi
        call    std::ios_base::Init::Init()
        movl    $__dso_handle, %edx
        movl    std::__ioinit, %esi
        movl    std::ios_base::Init::~Init(), %edi
        addq    $8, %rsp
        jmp     __cxa_atexit