c++ - 为什么 C++ 编译器无法将 "if(test) --foo"优化为 "foo -= test"？

Question

我有一个函数可以找到给定整数的下一个 2 的幂。如果整数是 2 的幂，则返回幂。

非常简单:

char nextpow2if(int a)
{
    char foo = char(32 - __builtin_clz(a));
    bool ispow2 = !(a & a-1);
    if (ispow2) --foo;
    return foo;
}

然而，在使用带有 -O2 的 gcc 6 进行编译之后，在检查生成的程序集之后，我发现这是在计算 foo-1 之后用看似无用的指令 cmovne 编译的。更糟糕的是，对于 gcc5 和更早的版本，我在代码中得到了一个实际的 jne 分支。

编译它的更快方法就像我编写了以下函数:

char nextpow2sub(int a)
{
    char foo = char(32 - __builtin_clz(a));
    bool ispow2 = !(a & a-1);
    return foo - ispow2;
}

这段代码被所有编译器正确编译为最短(和最快)的可能汇编，带有 sete 和 bool 的减法。

为什么编译器无法优化第一个？这似乎是一个非常容易识别的案例。为什么 gcc 5 和更早版本将其编译为实际的 jne 分支？这两个版本之间是否存在我看不到的边缘情况，这可能会导致它们的行为不同？

PS:现场演示 here

编辑:我没有测试过 gcc 6 的性能，但是 gcc 5 的性能大约快两倍(至少在综合性能测试中是这样)。这实际上是促使我提出这个问题的原因。

Answer 1

我认为这可能是因为 bool 通常存储在一个字节中。因此，编译器可能无法安全地假定实际内存完全等于 1。true/false 检查可能只是与零。然而，减法可能是一个有副作用的不同故事。

参见 example code on Ideone :

#include <iostream>
using namespace std;

union charBool
{
    unsigned char aChar;
    bool aBool;
};

int main() 
{
    charBool var;
    charBool* varMemory = &var;

    var.aBool = 65;
    std::cout << "a boolean = " << var.aBool << std::endl;
    std::cout << "a char = " << var.aChar << std::endl;
    std::cout << "varMemory = " << (*(reinterpret_cast<unsigned char*>(varMemory))) << std::endl;

    var.aChar = 98;   // note: Ideone C++ compiler resolves this to zero, hence bit0 seems to be the only checked
    std::cout << "a boolean = " << var.aBool << std::endl;
    std::cout << "a char = " << var.aChar << std::endl;
    std::cout << "varMemory = " << (*(reinterpret_cast<unsigned char*>(varMemory))) << std::endl;

    return 0;
}

结果是:

a boolean = 1
a char = 
varMemory = 
a boolean = 0
a char = b
varMemory = b

(注意:前两个字符不可打印)