c++ - 优化switch(x)，x是作为参数传递的常量

Question

我必须调用 f(0) 和 f(1)。
参数(0 和 1)仅在 switch-case(s) 中使用。
如何强制/引导编译器尽可能优化 switch-case(从下面的“昂贵”版本到“廉价”版本)？

来自 godbolt demo , switch-case 没有被优化掉。

示例:昂贵

int f(int n) {
    switch(n) {
        case 0: {
            return 5;
        };break;

        case 1: {
            return 10;
        };break;
    }

    return 15;
}

int main(){
    f(0);
}

示例:便宜(我的梦想)

int f0(){
    return 5;
}

int f1(){
    return 10;
}

int main(){
    f0();
}

更多信息:-

在实际情况下，不仅仅是 0 和 1 - 它们是枚举类。
该参数在用户方面始终不变，例如f(CALLBACK_BEGIN), f(CALLBACK_END)。

为什么我不能只使用 f0()/f1()？

我想把它组合成一个函数，因为有时我想创建一个传递函数。如果我可以像这样编码它会更容易维护:-

int g(int n){  .... }
int f(int n){  return g(n); }

它比 :- 更容易维护

int g0(){ .... }    int g1(){ .... }
int f0(){  return g0(); }
int f1(){  return g1(); }

我也更喜欢避免模板，所以我不能使用 Optimize Template replacement of a switch 中的解决方案.我的理由是:-

• 模板必须在 header 中实现。
• 我需要它在 .cpp 中，所以我必须将它间接指向另一个非模板函数。
  它很快就会变脏。

过早优化？

在我的例子中，每秒调用 60*10000+ 次。

编辑

我误解了 godbolt 演示的结果。它实际上是优化的。
(感谢 M.M 和 Benoît 指出。)

编辑2

收到两个很好的答案后，我测试了一下，发现Visual C++非常聪明。
它可以优化如下:-

int f(int p1,int p2){
    if(p1==0 && p2==1){  //zero cost

    }
}
f(0,1);  //inside main

实际情况下，有3-5层函数间接寻址，但Visual C++还是能找到!

结果与类似的帖子一致:Constant condition in a loop: compiler optimization

Answer 1

一个简单的解决方案是使您的函数 constexpr，这可以大大简化优化。

//  v--- that
constexpr int f(int n) {
    switch(n) {
        case 0: {
            return 5;
        };break;

        case 1: {
            return 10;
        };break;
    }

    return 15;
}

这使得该函数在编译时可调用。如果传递的参数是 constexpr 值，则该函数可以在编译过程中由编译器执行。由于您将枚举值作为参数传递，因此该函数很可能在编译时执行。

如果您的繁重函数需要一些运行时值，请尝试分解出可以标记为 constexpr 的部分，并可能使用模板(它们确实有助于加快代码速度!)

constexpr int const_part_of_f(int n) {
    switch(n) {
        case 0: {
            return 5;
        };break;

        case 1: {
            return 10;
        };break;
    }
}

template<int n>
int f() {
    if (get_runtime_value()) {
        // Since `n` is a compile time constant, the result of `const_part_of_f` is
        // evaluated at compile time, even if `f` is not a constexpr function.
        return const_part_of_f(n)
    }

    return 15;
}

如果你真的想帮助优化器，避免过多的内存分配。例如，如果您需要一个在编译时已知的特定大小的数组，请使用 std::array 而不是 std::vector。

正如其他用户所指出的，二进制膨胀是为了初始化 iostream 全局变量。然而，这并不否认 constexpr 函数更容易被编译器优化的事实。