[[假设]] 属性对代码没有影响

Question

我希望下面的

multiply_by_pow_of_2

函数有一个更优化的乘法代码，因为我使用了

[[ assume( std::has_single_bit( multiplier ) ) ]];

，它应该告诉编译器第二个参数

multiplier

始终是2的幂。所以也许它可以生成更快代码。然而它生成相同的代码（使用

imul

）：

multiply_by_pow_of_2(unsigned int, unsigned int):
        mov     eax, esi
        imul    eax, edi
        ret

话虽如此，在 main 中调用此函数并将其生成的代码与

argc * 8

的代码进行比较表明，两者都更改为通常的

lea

（而不是类似 左移）：

        lea     esi, [0+rdi*8]

这里（直播）：

#include <bit>
#include <cstdio>


unsigned multiply_by_pow_of_2( unsigned num, unsigned multiplier ) noexcept
{
    [[ assume( std::has_single_bit( multiplier ) ) ]];
    return num * multiplier;
}

int main( int argc, char* argv[ ] )
{
    unsigned result;

    if constexpr ( true )
    {
        result = multiply_by_pow_of_2( argc, 8 );
    }
    else
    {
        result = argc * 8;
    }

    std::printf( "%d\n", result );
}

给出（使用

-O3

）：

multiply_by_pow_of_2(unsigned int, unsigned int):
        mov     eax, esi
        imul    eax, edi
        ret
.LC0:
        .string "%d\n"
main:
        sub     rsp, 8
        lea     esi, [0+rdi*8] ; <- here
        xor     eax, eax
        mov     edi, OFFSET FLAT:.LC0
        call    printf
        xor     eax, eax
        add     rsp, 8
        ret

无论有没有假设语句，函数的代码都保持不变。我是否无法让编译器相信

multiplier

是 2 的幂？这怎么办？

Answer 1

首先，乘法指令在当前的 CPU 上速度非常快，因此使用移位而不是乘法不一定会取得很大的胜利。

其次，要用移位代替乘法，仅知道操作数有一个位是不够的 - 您需要知道该位实际放置在哪个位位置（例如 b），以便您可以执行左移移动 b 个位置。如果编译器无法推断出该信息，则需要例如发出计数尾随零指令来查找 b，然后进行移位。这几乎肯定比单纯的乘法更昂贵。

另一方面，如果输入是常量，则编译器可以在编译时计算 b 并发出您所见证的无乘法代码。