条件始终为真/假的 if 语句的编译器优化

Question

我想到了条件和编译器。我正在为 Arduino 编写一个应用程序，因此我需要该应用程序尽可能快。

在我的代码中我有这个：

#define DEBUG false    

...

if (DEBUG)
{
  String pinName;
  pinName = "Pin ";
  pinName += pin;
  pinName += " initialized";
  Serial.println(pinName);
}

我想知道编译器是否不将代码（if 块中的代码）包含在二进制文件中。条件总是假的，所以程序永远不会去那里。

从另一边来看。如果 DEBUG 为真怎么办？ Arduino 是否测试条件或编译器仅在二进制文件中包含 if 的主体？

我找到了这个网站https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.0.2/cpp_4.html关于#if指令，所以我可以重写代码以使用这些指令而不是“正常”if。但我想知道我是否应该重写它，或者这是否会浪费时间。

Answer 1

任何半像样的优化编译器都会删除 if 语句内的整个代码，如果它可以在编译时告知条件始终评估为 false。类似地，如果条件始终为真，任何半正经的编译器都会跳过检查本身。

事实上，这完全等同于“编译器开关”，例如：

#define DEBUG


#ifdef DEBUG
...
#endif

带有

#ifdef

的“编译器切换”语法是首选，因为它使其他 C 程序员的意图更清晰。但这只是编码风格的问题 - 它将产生与原始代码相同的二进制文件。

Answer 2

您编写的代码永远不应该被执行，但是，它可以在可执行文件中使用。

我想说，当您禁用优化时（例如将

-O0

添加到 Clang 和 GCC），编译器将需要保留此代码。 在所有其他情况下，我希望编译器删除代码，因为这是一个非常简单的优化，具有显着的代码大小效果。例如，GCC 在

-O

及更高级别消除了这一点。 （参见手册）

不过，还有另外 2 种编写代码的方法，这将强制不包含此代码：

• 预处理器条件
• constexpr if

通过使用预处理器条件，您将能够在代码到达实际编译器之前将其删除。尽管它适用于 C 和 C++ 标准的所有编译器和版本，但它可能会对您的缩进产生一点干扰。

#ifdef DEBUG
   { // Optional: Adding extra scope to prevent usage of local variables after the endif
   // Code to eliminate
   }
#endif

但是，如果您使用的是 C++17，则还可以使用 constexpr if。这将减少对代码的干扰，尽管 if 语句中的代码必须语法正确，但它不必编译（因此语义上不正确）。

这可以写成：

if constexpr (DEBUG)
{
    // Code to eliminate
}

Answer 3

我不喜欢回答我自己的问题，因为如果没有你们的帮助，我就无法解决这个问题。

无论如何，第一个选择是使用：

#if DEBUG == true
#endif

或

#ifdef DEBUG
#endif

编译器不会获取#if / #ifdef中的代码（预处理器将其删除），因此如果这部分代码有问题，如果DEBUG设置为false或未定义，则没有人会知道它完全没有（感谢@Klaus）。

第二个选项：

#define DEBUG false    

...

if (DEBUG)
{
  ...
}

如果条件为假，任何较新的编译器都应该删除“if”块，或者如果条件为真，则删除“if”语句并保留主体。

所以我想说，哪种方法更适合应用程序的需求取决于程序员。

如果您需要确保代码不会包含在二进制文件中，则第一种方法更好。

如果您希望编译器在每次编译程序时检查整个代码，则第二种方法更好。

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