Dapatkah ketepatan const meningkatkan kinerja?

Saya telah membaca berkali-kali bahwa menegakkan const-correctness dalam kode C atau C ++ Anda tidak hanya praktik yang baik terkait dengan rawatan, tetapi juga memungkinkan compiler Anda untuk melakukan pengoptimalan. Namun, saya telah membaca kebalikannya - bahwa itu tidak mempengaruhi kinerja sama sekali.

Oleh karena itu, apakah Anda memiliki contoh di mana kebenaran const dapat membantu kompiler Anda dengan meningkatkan kinerja program Anda?

constketepatan tidak dapat meningkatkan kinerja karena const_castdan mutabledalam bahasa, dan memungkinkan kode untuk secara patuh melanggar aturan. Hal ini menjadi lebih buruk di C ++ 11, di mana constdata Anda, misalnya, berupa pointer ke a std::atomic, yang berarti compiler harus menghormati perubahan yang dibuat oleh thread lain.

Meskipun demikian, sangat mudah bagi compiler untuk melihat kode yang dihasilkannya dan menentukan apakah ia benar-benar menulis ke variabel tertentu, dan menerapkan pengoptimalan yang sesuai.

Itu semua mengatakan, constkebenaran adalah hal yang baik sehubungan dengan pemeliharaan. Jika tidak, klien kelas Anda dapat merusak anggota internal kelas tersebut. Misalnya, pertimbangkan standar std::string::c_str()- jika tidak dapat mengembalikan nilai const, Anda akan dapat mengacaukan dengan buffer internal string!

Jangan gunakan constuntuk alasan kinerja. Gunakan untuk alasan pemeliharaan.

Ya bisa.

Kebanyakan consts adalah murni untuk kepentingan programmer dan tidak membantu pengoptimalan kompiler karena legal untuk membuangnya dan mereka tidak memberitahu kompiler apapun yang berguna untuk pengoptimalan. Akan tetapi, beberapa consttidak dapat (secara legal) dibuang dan ini menyediakan informasi yang berguna bagi kompilator untuk pengoptimalan.

Sebagai contoh, akses ke variabel global yang ditentukan dengan consttipe dapat disisipkan sementara yang tanpa consttipe tidak dapat disebariskan karena mungkin berubah pada waktu proses.

https://godbolt.org/g/UEX4NB

C ++:

int foo1 = 1;
const int foo2 = 2;

int get_foo1() {
    return foo1;
}

int get_foo2() {
    return foo2;
}

asm:

foo1:
        .long   1
foo2:
        .long   2
get_foo1():
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        mov     eax, DWORD PTR foo1[rip] ; foo1 must be accessed by address
        pop     rbp
        ret
get_foo2():
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        mov     eax, 2 ; foo2 has been replaced with an immediate 2
        pop     rbp
        ret

Dalam istilah praktis, perlu diingat bahwa meskipun constdapat meningkatkan kinerja, dalam banyak kasus tidak akan atau akan tetapi perubahan tidak akan terlihat. Kegunaan utama constbukanlah pengoptimalan.

Steve Jessop memberikan contoh lain dalam komentarnya tentang pertanyaan asli yang memunculkan sesuatu yang layak untuk disebutkan. Dalam lingkup blok, mungkin saja kompilator menyimpulkan apakah sebuah variabel akan dimutasi dan dioptimalkan sesuai, terlepas dari const, karena kompilator dapat melihat semua penggunaan variabel. Sebaliknya, pada contoh di atas, tidak mungkin untuk memprediksi apakah foo1akan dimutasi karena dapat dimodifikasi di unit terjemahan lain. Saya kira seorang ultra-compiler hipotetis dapat menganalisis seluruh program dan menentukan apakah itu valid untuk akses inline ke foo1... tetapi kompiler nyata tidak bisa.

menurut pengalaman saya, tidak

Untuk variabel skalar, kompilator dapat menentukan kapan pun nilainya berubah dan melakukan pengoptimalan sendiri yang diperlukan.

Untuk pointer array, ketepatan const tidak menjamin bahwa nilai benar-benar konstan di hadapan masalah aliasing potensial. Oleh karena itu compiler tidak dapat menggunakan pengubah const sendirian untuk melakukan pengoptimalan

jika Anda mencari pengoptimalan, Anda harus mempertimbangkan __restrict__atau pengubah / atribut fungsi khusus: http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Function-Attributes.html

Agak tua, tetapi masih berlaku: http://www.gotw.ca/gotw/081.htm Dan beberapa lagi: http://cpp-next.com/archive/2009/08/want-speed-pass-by -nilai/