Können C-Compiler die Zuweisung von Heap-Speicher optimieren?

Die Perspektive des Optimierers auf Heap-Speicherzuweisungen

Im Bereich C stellt sich die Frage: Kann ein Compiler die Heap-Speicherzuweisungen optimieren? Lassen Sie uns in dieses faszinierende Thema eintauchen.

Bedenken Sie den folgenden Codeausschnitt:

int main()
{
    int* mem = new int[100];
    return 0;
}

Hat der Compiler die Freiheit, den neuen Aufruf zu entfernen? Unseren Untersuchungen zufolge meiden g und Visual Studio diese Optimierung, während clang sie begrüßt. Diese Ungleichheit wirft die Frage auf: Verlässt sich New nicht auf zugrunde liegende Systemaufrufe, was die Compileroptimierung unpraktisch und unzulässig macht?

Die Begründung des Compilers

Um dieses Rätsel zu klären, haben wir muss die Rolle von N3664 anerkennen, einem Vorschlag, der es Compilern ermöglicht, Speicherzuweisungen zu optimieren. Diese Optimierung wurde jedoch vor N3664 konzipiert, was Fragen zu ihrer Gültigkeit aufwirft.

Um diese Frage zu beantworten, wenden wir uns der „Als-ob“-Regel zu, einem grundlegenden Aspekt des C-Standards. Diese Regel ermöglicht es Implementierungen, von bestimmten Anforderungen abzuweichen, solange sie das beobachtbare Verhalten des Programms beibehalten.

Da new eine Ausnahme auslösen kann, die den Rückgabewert des Programms ändern würde, scheint die „Als-ob“-Regel dies zu verbieten seine Optimierung. Der Compiler könnte jedoch argumentieren, dass die Ausnahmebehandlung ein Implementierungsdetail ist und in diesem Fall keine Ausnahme auslösen würde. Daher würde das Eliminieren des neuen Aufrufs nicht gegen die „Als-ob“-Regel verstoßen.

Darüber hinaus erstreckt sich die „Als-ob“-Regel auf die nicht auslösende Version von new. Das Vorhandensein eines alternativen Operators „new“ in einer separaten Übersetzungseinheit könnte jedoch das beobachtbare Verhalten beeinflussen. Daher muss der Compiler sicherstellen, dass ein solches Szenario nicht vorliegt, um diese Optimierung sicher durchzuführen.

Clangs aggressiver Ansatz

Frühere Clang-Versionen wurden auch in solchen Fällen optimiert, aber später Veröffentlichungen sind vorsichtiger geworden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Compiler die Möglichkeit haben, Heap-Speicherzuweisungen zu optimieren, einschließlich derjenigen, die mit neuen vorgenommen wurden. Diese Optimierung muss jedoch den Nuancen der „Als-ob“-Regel und den Feinheiten der Ausnahmebehandlungsmechanismen von C entsprechen.

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