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优化编译时应该知道的if-else,但信息在不同的项目中

template-specialization constexpr c++14 c++

cppBeginner · 技术社区 · 7 年前

如何使用户定义模板功能的“行为模式” doIt(a,b) 是否会从另一个用户定义变量/函数 op 和优化如果还有其他的吗?

这是一个正在工作的MCVE。
我的VS解决方案有两个项目。 pj1 这是我的图书馆。 pj2 是用户的项目。

A_pj1。H

#pragma once
template<int T>class BoolT{public:
    static bool op;
};
template<int T> bool BoolT<T>::op=true; //by default,  true=+, false=-
template<int i> int doIt(int a,int b){
    if(BoolT<i>::op){
        return a+b;
    }else{ return a-b;}
}

一个用户定义。H

#pragma once
#include "A_pj1.h"
inline void A_pj2_UserDefine_Reg(){
    BoolT<2>::op=false; //override default value;
}

A_pj2_main。cpp

#include "A_pj2_UserDefine.h"
#include <iostream>
int main(){
    A_pj2_UserDefine_Reg();
    int s1=doIt<1>(3,2); //= 5 (correct)
    int s2=doIt<2>(3,2); //= 1 (correct)
    std::cout << s1<<" "<<" "<<s2<<std::endl;
    int asfasd=0;
}

(编辑)以下是反汇编(优化版本):-

int s2=doIt<2>(3,2);
    std::cout << s1<<" "<<" "<<s2<<std::endl;
00B61620  mov         ecx,dword ptr [_imp_?cout@std@@3V?$basic_ostream@DU?$char_traits@D@std@@@1@A (0B6B0A8h)]  
    int s1=doIt<1>(3,2); //:
00B61626  xor         eax,eax  
00B61628  cmp         byte ptr [BoolT<1>::op (0B6E001h)],al  
    int s2=doIt<2>(3,2);
    std::cout << s1<<" "<<" "<<s2<<std::endl;
00B6162E  push        offset std::endl<char,std::char_traits<char> > (0B61530h)  
00B61633  push        1  
    int s1=doIt<1>(3,2); //:
00B61635  setne       al  
    A_pj2_UserDefine_Reg();
00B61638  mov         byte ptr [BoolT<2>::op (0B6E000h)],0  
    int s2=doIt<2>(3,2);
    std::cout << s1<<" "<<" "<<s2<<std::endl;
00B6163F  push        offset string " " (0B6B220h)  
00B61644  push        offset string " " (0B6B220h)  
    int s1=doIt<1>(3,2); //:
00B61649  lea         eax,[eax*4+1]  
    int s2=doIt<2>(3,2);
    std::cout << s1<<" "<<" "<<s2<<std::endl;
00B61650  push        eax  
00B61651  call        dword ptr [__imp_std::basic_ostream<char,std::char_traits<char> >::operator<< (0B6B0B4h)]  
00B61657  push        eax  
00B61658  call        std::operator<<<std::char_traits<char> > (0B61310h)  
00B6165D  add         esp,8  
00B61660  push        eax  
00B61661  call        std::operator<<<std::char_traits<char> > (0B61310h)  
00B61666  add         esp,8  
00B61669  mov         ecx,eax  
00B6166B  call        dword ptr [__imp_std::basic_ostream<char,std::char_traits<char> >::operator<< (0B6B0B4h)]  
00B61671  mov         ecx,eax  
00B61673  call        dword ptr [__imp_std::basic_ostream<char,std::char_traits<char> >::operator<< (0B6B0B8h)]  
    int asfasd=0;
}
00B61679  xor         eax,eax  
00B6167B  ret

问题

这个 doIt(a,b) 经常调用(>每秒60000次)。
我很好奇 if(BoolT<i>::op) 可以进行优化。
如果条件不适合管道计算。

以下是我的程序行为可能会有所帮助:-

访问写入 BoolT<2>::op 始终仅在课程开始时出现(例如:。 A_pj2_UserDefine_Reg() ).
函数查询 布尔特<2>::op (直接和间接)几乎总是只发生在项目中 pj2 .
用户无法编辑 pj1 .
事实上,除此之外 A_pj2_main.cpp ,有很多 .cpp 那个电话 pj1 是的 doIt<>() .以下是包含图:-

我糟糕的解决方案

B_pj1。H

#pragma once
template<int i> bool op(){return true;}
template<int i> int doIt(int a,int b){
    if(op<i>()){
        return a+b;
    }else{ return a-b;}
    // return a+b;
}

B_pj2_UserDefine。cpp

#include "B_pj1.h"
template<> bool op<2>(){return false;}

B_pj2_main。cpp

#include <iostream>
#include "B_pj1.h"
int main(){
    int s1=doIt<1>(3,2); //:
    int s2=doIt<2>(3,2);
    std::cout << s1<<" "<<" "<<s2<<std::endl;
    int asfasd=0;
}

这个程序格式不好。(参考: Storing C++ template function definitions in a .CPP file )

错误LNK2005“bool_ucdecl op<2>(void)”(??$op@$01@@YA_NXZ)已经存在在B_pj2_UserDefine中定义。obj

2 回复 | 直到 7 年前

Soonts 7 年前

你现在的代码很好。如果条件每次都采用不同的分支,则只会损害管道计算。当这个标志只写一次时,分支预测做得非常好。

总之,你的问题的常见解决方案是C预处理器宏。在技术上可以解决的问题。 if constexpr 但实际上,这需要图书馆 #include 来自用户项目的东西,大多数库作者不想支持这样的用例。

如果你只想制作库头,也可以用模板来解决,但要复杂一些。由于编译时间开销等原因,我尽量避免模板跨越库边界。

JVApen 7 年前

我认为这个例子太过简化,看不出它的意图。所以让我假设你有充分的理由这么做。

首先,确保您正在MSVC上进行优化,这将是在命令行中添加/O2(或类似内容)。

第二,衡量。CPU中的分支预测器非常有效,您可能甚至没有注意到。

也就是说,当编译器看到 if (false) 它没有优化它,你可以认为它是编译器中的一个bug。不断折叠,尤其是当使用SSA作为模型时,这些分支应该很快消失,这非常简单。

当有疑问时,或者当您想在编译时强制它时,使用 if constexpr 这就是解决办法。它确实需要C++17,并在MSVC2017中提供。

另一种选择是将函数设置为constexpr,这可能并不总是可行的,尽管它看起来是这样的:

template<int i> constexpr int doIt(int a,int b){
    if(BoolT<i>::op){
        return a+b;
    }else{ return a-b;}
}

你可以这样称呼它:

constexpr int s1=doIt<1>(3,2);
int s2=doIt<2>(3,i);

这样,编译器就需要在编译时计算s1的值。而它可以在运行时重用该函数来计算s2。(注意变量i被传递)

关于链接器错误,C++中有一个ODR(一个定义规则)。您可以通过添加内联来绕过它,但是,您应该在任何地方都有相同的实现!我不建议将实现放在CPP文件中,因为它是UB的收据。