匿名命名空间中的全局变量优化

如何解决匿名命名空间中的全局变量优化

这是一个例子：

namespace {
    int a = 0;
}

int main() {
    a = 1;
}

GCC 和 Clang 优化了 a = 1，但 MSVC 没有。

来自 GCC 的输出示例：

main:
        xor     eax,eax
        ret

另一个例子：

namespace {
    int a = 0;
}

int main() {
    a++;
}

没有一个编译器优化了 a++：GCC、Clang、MSVC。

来自 GCC 的输出示例：

main:
        add     DWORD PTR _ZN12_GLOBAL__N_11aE[rip],1
        xor     eax,eax
        ret

有什么理由，为什么编译器会优化一些全局变量，但不优化其他的？为特定的编译器做一个回答是可以的。

解决方法

对于您的第一个示例，如果您使用 /GL 标志，MSVC 还将优化全局（并写入）。不幸的是，当你这样做时，它不会产生汇编语言输出，所以 Godbolt 只会告诉你输出文件丢失了。要检查代码，您必须生成一个实际的可执行文件，然后对其进行反汇编，以获得：

0000000140001000: 33 C0              xor         eax,eax
0000000140001002: C3                 ret

...但即使 /GL 也不会优化您的第二种情况的增量：

0000000140001000: FF 05 AA 6B 01 00  inc         dword ptr [0000000140017BB0h]
0000000140001006: 33 C0              xor         eax,eax
0000000140001008: C3                 ret

“为什么”很难回答，因为它归结为从事编译器优化工作的人们的动机。然而，我猜想，他们主要响应（至少是感知到的）客户的需求。因此，对于 gcc，很多事情都归结为诸如特定优化是否会显着帮助（或损害）Linux 等流行开源软件包的性能。同样，对于 MSVC，它主要是关于 Windows 和 Office 等流行软件包（不，我也不是暗示他们也忽略了外部客户）。

因此，在这种情况下，您的代码在程序启动时具有微不足道的效果。那么最大的问题是这是否会转化为对其他代码的更大影响，这些代码足够常见，以至于他们有一些动力来优化它。我想至少到目前为止，他们还没有看到很多出现这种情况的案例。鉴于大多数人创建和初始化全局变量的频率，然后从那时起忽略它，我的猜测是他们根本没有看到处理这种特殊情况的太多理由。它的优化程度仅在于它足够相似以受到他们主要为其他情况编写的优化的影响。例如，如果您添加另一个对 a 的修改，则按照以下一般顺序：

namespace {
int a = 0;
}

void foo()
{
    for (int i=0;i<10;i++)
        a++;
}

int main()
{
    a++;
    foo();
}

...编译器将单独的增量操作转换为单个赋值可能并不奇怪：

0000000140001000: C7 05 A6 6B 01 00  mov         dword ptr [0000000140017BB0h],0Bh
                  0B 00 00 00
000000014000100A: 33 C0              xor         eax,eax
000000014000100C: C3                 ret

但这只是应用了基本的强度降低，这是几十年来众所周知的标准优化之一，大多数编译器已经完成了差不多这么长时间。我想你可以提出一个论点，即消除全局只是消除死代码的一种应用，但作为一个全局变量使它成为一种特殊情况，所以即使他们通常清楚地消除死代码，它也没有得到在这种情况下（一直）应用。