在循环条件下：为啥 strlen() 每次都被调用，而 vector.size() 只被调用一次？ [复制]

Posted 2023-02-22

【中文标题】在循环条件下：为啥 strlen() 每次都被调用，而 vector.size() 只被调用一次？ [复制]

【英文标题】：In loop condition: why is strlen() called every time, but vector.size() gets called only once? [duplicate]在循环条件下：为什么 strlen() 每次都被调用，而 vector.size() 只被调用一次？ [复制]

【发布时间】：2018-10-28 14:07:29

【问题描述】：

代码：

#include <vector>
#include <cstdio>
#include <cstring>
using namespace std;

void f(const char* s) 
    for (size_t i = 0; i < strlen(s); i++) 
        printf("%c ", s[i]);
    


void g(const vector<int>& v) 
    for (size_t i = 0; i < v.size(); i++) 
        printf("%d ", v[i]);
    

编译链接：https://godbolt.org/z/PCi5yg

你会看到汇编代码：

在函数f()中，strlen(s)每次都会被调用； 但在函数 g() 中，v.size() 只被调用一次。

这是为什么呢？

参数为const，在内循环中没有改变参数。

【问题讨论】：

嗯，向量是const，但strlen 不知道const，s 不是const。

可以在扫描C风格字符串的代码中使用for (size_t i = 0; s[i] != '\0'; i++)，避免使用strlen()。

请记住，strlen 必须访问字符串中的每个字符，直到找到终止的 nul 字符。如果 C-Style 字符串在循环内没有改变，这可能是非常低效的。 std::vector 可以将其大小存储在成员变量中，因此可以快速返回大小；与std::string类似。

【参考方案1】：

您误解了生成的程序集。并不是假定向量的大小不变，只是对v.size() 的调用是内联的。向量的大小仍然在每次循环迭代时重新计算并加载到rax。

const 限定符仅防止函数f 和g 修改它们引用的对象。这并不意味着他们可以假设对象是真正不可变的并且不能改变大小。编译器必须假设非内联函数可能会改变向量，包括printf。所以函数必须重新计算向量的大小才能正确。

您可以进一步说服自己，即使经过优化，turning off inlining (-fno-inline) 也会重新计算大小。生成的程序集非常清楚地展示了对vector::size 的调用。

【讨论】：

@Broman - 别担心。 West const 有时甚至会误导最好的人。

是的，你是对的！我误解了生成的程序集。正如您所说：Another thread of execution theoretically could be changing the vector，所以编译器在大多数情况下不会缓存该值？我们应该在循环之前计算它吗？谢谢！

@HangYuan - 不能告诉你你应该做什么。这取决于您的应用程序及其需求。但我可以告诉您，只要您编写正确的程序（我的意思是正确的，没有未定义的行为等），符合标准的 c++ 实现将尽力产生正确的行为。

@StoryTeller 非常感谢！

理论上另一个执行线程可能正在改变向量。不，编译器确实根据 that 是 UB (MCU programming - C++ O2 optimization breaks while loop) 进行优化。但是对像printf 这样的非内联函数的调用可以改变任何东西，除了escape analysis 证明它不能的本地状态。如果循环中没有任何非内联函数调用，别名分析可能能够证明提升strlen 或v.size() 是安全的。