Mengapa Pengoptimuman Pengkompil Memecahkan Fungsi Swap 64-bit Ini?

Mengapa Pengoptimuman Merendahkan Fungsi Ini

Dalam kuliah universiti mengenai kepakaran pengaturcaraan, seorang pensyarah menyampaikan fungsi yang membingungkan pelajar:

inline u64 Swap_64(u64 x)
{
    u64 tmp;
    (*(u32*)&tmp)       = Swap_32(*(((u32*)&x)+1));
    (*(((u32*)&tmp)+1)) = Swap_32(*(u32*) &x);

    return tmp;
}

Pada mulanya, fungsi ini beroperasi dengan lancar, tetapi setelah mendayakan tahap pengoptimuman yang tinggi, ia menjadi lengai. Sebab di sebalik tingkah laku ini terletak pada konsep peraturan pengalian yang ketat.

Pelanggaran Pengalian Tegas

Kod yang disediakan melanggar peraturan pengalian yang ketat, yang menentukan bahawa objek hanya perlu diakses melalui jenis penunjuk yang serasi. Dalam kes ini, penunjuk u32 dan u64 menunjukkan memori yang berpotensi bertindih, tetapi pengkompil menganggap ia mewakili objek yang berbeza. Andaian ini membenarkannya untuk mengoptimumkan tugasan kepada pembolehubah sementara tmp, menjadikan fungsi itu tidak berkesan.

Mengapa Pengoptimuman Berlaku

Pengkompil dibenarkan untuk mengoptimumkan kod berdasarkan andaian tentang tingkah laku penunjuk. Oleh kerana u32 dan u64 adalah jenis yang berbeza, pengkompil menganggap ia tidak menghala ke memori yang sama dan bahawa perubahan yang dibuat melalui penunjuk u32 tidak akan menjejaskan nilai tmp. Pengoptimuman ini membawa kepada gelagat yang diperhatikan.

Penyelesaian untuk Mengekalkan Gelagat Fungsi

Untuk mengelakkan kod daripada dioptimumkan, jenis penuding hendaklah sepadan dengan jenis data yang diakses. Satu pendekatan ialah menggunakan kesatuan untuk mengakses bit secara terus:

typedef union
{
  uint32_t u32;
  uint16_t u16[2];
} U32;

uint32_t swap_words(uint32_t arg)
{
  U32 in;
  uint16_t lo;
  uint16_t hi;

  in.u32    = arg;
  hi        = in.u16[0];
  lo        = in.u16[1];
  in.u16[0] = lo;
  in.u16[1] = hi;

  return (in.u32);
}

Dengan menggunakan kesatuan, kami memastikan bahawa penunjuk dan jenis data adalah serasi, menghalang pengkompil daripada mengoptimumkan perubahan yang dimaksudkan.

Atas ialah kandungan terperinci Mengapa Pengoptimuman Pengkompil Memecahkan Fungsi Swap 64-bit Ini?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!