“static const”、“#define”和“enum”在性能和内存使用方面的区别

Posted 2023-02-17

【中文标题】“static const”、“#define”和“enum”在性能和内存使用方面的区别

【英文标题】：Difference between “static const”, “#define”, and “enum” in performance and memory usage aspects

【发布时间】：2014-01-23 17:28:35

【问题描述】：

由于#define 语句的内联，可能存在任何问题。

我知道答案可能取决于编译器，那么假设 GCC。

about C 和 about C++ 已经有类似的问题，但更多的是关于使用方面的问题。

【问题讨论】：

请举例说明您所询问的值类型。既然你提到enum，我猜是整数数字常量？

@πάνταῥεῖ 我问的是一般情况 - 关于所有可能类型的常量：数字、字符串文字、数组......

所以要点是不要使用#define 在“现代”C++ 中定义整数常量。如果它确实是一个数字，请使用 static const。如果它确实是一个可枚举的值，请使用 enum。不要担心性能和内存使用：相信你的编译器，除非它真的非常关键，在这种情况下相信你的编译器，但要检查以确保。

【参考方案1】：

在给定基本优化的情况下，编译器会以同样的方式对待它们。 检查起来相当容易 - 考虑以下 c 代码：

#define a 1
static const int b = 2;
typedef enum FOUR = 4 enum_t;

int main() 

    enum_t c = FOUR;

    printf("%d\n",a);
    printf("%d\n",b);
    printf("%d\n",c);

    return 0;

用 gcc -O3 编译：

0000000000400410 <main>:
  400410:       48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp
  400414:       be 01 00 00 00          mov    $0x1,%esi
  400419:       bf 2c 06 40 00          mov    $0x40062c,%edi
  40041e:       31 c0                   xor    %eax,%eax
  400420:       e8 cb ff ff ff          callq  4003f0 <printf@plt>
  400425:       be 02 00 00 00          mov    $0x2,%esi
  40042a:       bf 2c 06 40 00          mov    $0x40062c,%edi
  40042f:       31 c0                   xor    %eax,%eax
  400431:       e8 ba ff ff ff          callq  4003f0 <printf@plt>
  400436:       be 04 00 00 00          mov    $0x4,%esi
  40043b:       bf 2c 06 40 00          mov    $0x40062c,%edi
  400440:       31 c0                   xor    %eax,%eax
  400442:       e8 a9 ff ff ff          callq  4003f0 <printf@plt>

完全相同的汇编代码，因此 - 完全相同的性能和内存使用。

编辑：正如 Damon 在 cmets 中所说，可能存在一些极端情况，例如复杂的非文字，但这有点超出了问题的范围。

【讨论】：

有趣的大写选择：一个小写的宏和一个全部大写的枚举:)

感谢您的回答，但如果这些常量有多种用途，程序集表示不会改变吗？

@user3075942：会有更多的代码，但是如果你只使用值，编译器会在调用的地方替换它。为什么变量的 1 次或 100 次使用会发生变化？

至于字符串文字 - 你会发现将这种情况与enum 进行比较会更复杂，但这并不会改变基本事实 - 编译器将所有这些都视为值，并且可以优化您可能认为他们持有的任何类型的临时存储。因此，它处理一种与另一种不同的常量是没有意义的（更不用说编译器甚至看不到#define）

不幸的是，对于 许多 非整数文字情况，“相同”不是真的。例如，您可能期望 static const& 也可以进行微不足道的优化，但事实并非如此。例如。 struct fooint bar;; static const& bar_ref = foo.bar; 的开销肯定比 #define bar_ref foo.bar 多。 （是的，确实有需要这种可憎的情况。不要问。）

【参考方案2】：

当用作常量表达式时，性能没有差异。如果用作左值，static const 将需要定义（内存）和访问（cpu）。