整理自 https://wolchok.org/posts/inlining-and-compiler-optimizations/

文章串起来了一些知识，读一读，增加一下见解。当然，学习一下clang/llvm更直接一些，这些都是二手复读

先引入两个概念，constant propagation 和loop-invariant code motion (LICM). 循环不变量外提

第一个概念就是立即数生成，只要是常数复制，直接有优化成立即数，避免取地址

第二个概念就是字面意思，看代码

void multiplyArrayByTwoConstants(std::span<int> arr, int x, int y) {
    for (int& element: arr) {
        element *= x * y;
    }
}

x*y和循环没关系，会被外提到for之前算好

讨论inline和这两种优化结合的场景

inline + constant propagation

inline + const出现的路径都会优化成立即数

如果不是inline(实现不在同一个文件)，就会退化成调用函数，godbolt

inline + virtual + constant propagation

考虑引入virtual，如果不是传参数，优化效果是一样的，但是如果是传参数，就不一样了

class MyInt {
 public:
  explicit MyInt(int x) : val(x) {}
  virtual int get() const noexcept {
    return val;
  };
 private:
  int val;
};

MyInt nonConstNum(23);

// noinline to make the other print functions'
// assembly easy to read.
__attribute__((noinline))
void printNum(int num) {
    std::printf("%d\n", num);
}

void printArgByValue(MyInt num) {
    printNum(num.get());
}

void printArgByConstReference(const MyInt& num) {
    printNum(num.get());
}

由于类具有多态性，函数不能确认是基类还是子类，所以还是调用虚函数的get

inline + LICM

同样inline的能被优化，放到for循环外提前执行

class MyInt {
 public:
  explicit MyInt(int x) : val(x) {}
  int get() const noexcept {
    return val;
  };
 private:
  int val;
};

void multiplyArrayByTwoConstants(std::span<int> arr, MyInt x, MyInt y) {
    for (int& element: arr) {
        element *= x.get() * y.get();
    }
}

如果不是inline(实现没有放在一个文件中) 就会变成调用，这和get是不是const没关系，主要是inline起作用

在没见到get的实现之前，val是不是被改动了，很难说，即使你的get是const的，内部的实现还是有可能出现const_cast之类的骚操作

一个经典LICM例子 strlen

经常建议strlen放到for循环外面

但是放到循环内部也是可以有LICM优化 的

可以看到strlen只调用一次，这种场景，由于isupper不会改动改动s，可以放心优化strlen

再举一个反例

这个黄色的部分，callq strlen是随着循环一起执行的，调用N次，这是由于循环内改了s

当然，用指针更干净一些，用不上判断长度

#include <cctype>
#include <cstring>

void toUpperCase(char *s) {
  while (*s) {
    *s = std::toupper(*s);
    s++;
  }
}

实际优化后的效果是一样的

那是不是 应该全放到头文件里实现？

首先，编译时间太坑爹了，另外某些场景是不允许放到头文件的

另外，链接期间会有LTO / thinLTO 这个期间也会inline，所以说拆开就inline是不正确的，但是LTO thinLTO的威力就很难保证了，clang/llvm加油