d - D 中的 assert()、优化和 assume() 指令

Question

假设我有一个 assert() 之类的东西 assert( x < limit );我使用以下代码片段查看了 GDC 中优化器在发布和调试版本中的行为:

uint cxx1( uint x )
    {
    assert( x < 10 );
    return x % 10;
    }

uint cxx1a( uint x )
in  { assert( x < 10 ); }
body
    {
    return x % 10;
    }

uint cxx2( uint x )
    {
    if ( !( x < 10 ))
       assert(0);
    return x % 10;
    }

现在，当我在 Debug模式下构建时，断言具有触发巨大优化的非常令人愉悦的效果。 GDC 完全摆脱了执行模运算的可怕代码，因为它知道断言的 if 条件导致的 x 的可能范围。但在 Release模式下，if 条件被丢弃，所以突然间，可怕的代码又回来了，cxx1() 甚至 cxx1a() 中都不再有任何优化。这非常具有讽刺意味， Release模式生成的代码比调试代码差得多。当然，没有人希望属于 if 测试的可执行代码出现在发布代码中，因为我们必须失去所有这些开销。

现在理想情况下，我想在与编译器通信信息的意义上表达条件，无论发布/调试版本如何，关于可能始终假定为真的条件，因此此类假设可以非常指导优化强大的方法。

我相信一些 C++ 编译器有一些叫做 __assume() 或类似的东西，但我在这里记不住了。 GCC 有一个 __builtin_unreachable() 特殊指令，可用于构建 assume() 功能。基本上，如果我可以构建自己的 assume() 指令，它将产生断言关于已知值或已知范围的某些事实并将它们公开/发布到优化过程的效果，而不管发布/ Debug模式如何，但根本不会为在发布版本中假设 () 条件，而在 Debug模式下它与 assert() 完全相同。

我尝试了一个你在 cxx2 中看到的实验，它总是触发优化，在那里做得很好，但即使在带有测试和条件的 Release模式下，它也会为 assume() 的 if 条件生成道德调试代码跳转到未定义的指令以停止进程。

有人知道这是否可以解决吗？或者您认为这是一个有用的 D 编译器幻想愿望 list 项目？

Answer 1

据我所知，__builtin_unreachable 是 GCC 中 assume 类函数的下一个最佳替代品。在某些情况下，if 条件可能仍未得到优化:"Assume" clause in gcc

通过导入 gcc.builtins，可以在 GDC 中使用 GCC 内置函数。下面是一个如何包装 __builtin_unreachable 函数的示例:

import gcc.builtins;

void assume()(bool condition)
{
  if (!condition)
    __builtin_unreachable();
}

bool foo(int a)
{
  assume(a > 10);
  return a > 10;
}

这里有两个有趣的细节:

1. 我们不需要字符串混合或类似的复杂东西。只要你用-O编译，GDC无论如何都会完全优化函数调用。
2. 要使其正常工作，assume 函数必须内联。不幸的是，当 assume 与调用函数位于不同的模块中时，不完全支持内联普通函数。作为解决方法，我们使用带有 0 个模板参数的模板。这应确保内联始终有效。

您可以在此处测试和修改此示例: explore.dgnu.org

现在我们(GDC 开发人员)可以在 Release模式下轻松地将 assert(...) 重写为 if(...) __builtin_unreachable()。但这可能会破坏一些代码，因此 dmd 应该首先实现它。