GCC `attribute ((pure))` 关于 "input state" getter 方法的建议 - 正确吗？

Question

使用 -Wsuggest-attribute=pure 编译使 GCC 建议可以使用 __attribute__ ((pure)) 标记的潜在函数以进行优化。

这是 GCC 文档中的definition of pure：

Many functions have no effects except the return value and their return value depends only on the parameters and/or global variables. Such a function can be subject to common subexpression elimination and loop optimization just as an arithmetic operator would be. These functions should be declared with the attribute pure.

我正在创建一个小型游戏引擎，其中有一个 input_context class，其中包含一个 input_state 成员。 input_context class 通过从操作系统获取全局输入状态来每帧更新 input_state 成员。

里面还有几个"getters"查询输入状态

简化示例：

class input_context
{
private:
    input_state _input_state;

public:
    void update()
    {
        os::fill_input_state(_input_state);
    }

    auto mouse_x() const noexcept
    { 
        return _input_state._mouse_x;
    }

    auto mouse_y() const noexcept
    { 
        return _input_state._mouse_y;
    }

    auto is_key_down(keycode k) const noexcept
    { 
        // `_keys` is an array of `bool` values.
        return _input_state._keys[k];
    }
};

GCC 告诉我所有这些 "getter methods"，如 mouse_x()、mouse_y() 和 is_key_down()，都是 __attribute__ ((pure)) 的候选者。

我应该将这些方法标记为 pure 吗？

我不这么认为，但是 GCC 的建议让我想知道。

我不确定如何解释 GCC 对 pure 的定义 - 它说 仅依赖参数 and/or 全局变量 的函数应该被标记为这样。

在某种程度上，全局 OS 输入状态可以解释为 全局变量。
另一方面，"getter methods"总是return不同的值，取决于_input_state成员变量。

Answer 1

我认为您可以将这些方法标记为纯方法，因为它们没有副作用。

根据您引用的文档，纯函数可以依赖于全局 variable/external 状态。我猜这也和闭包的概念有关。您可以根据外部变量定义函数 f（例如使用 Haskell）：

x=1
f y = x + y

函数本身仍然没有副作用（尽管在 Haskell 中，您不能更改 x 的值，而您可以在 [=30] 之外更改 x =] 在 C/C++).

pure和const的区别总结在这个问题中：

引用 :

attribute((const)) is the same as attribute((pure)) but without any access to global variables.

Answer 2

我认为将其标记为纯净是可以的。以简化形式考虑您的示例，并添加了一些 IO 函数：

#include <stdio.h>
class X {
  int x_=0;
public:
  int x() const noexcept __attribute__ ((pure)) /*__attribute__((noinline))*/;
  void inc() noxcept { x_++; }
};
int X::x() const noexcept { puts("getting x"); return x_;}
int main(){
  X x;
  printf("%d\n", x.x() + x.x() + x.x());
  x.inc();
  printf("%d\n", x.x() + x.x() + x.x());
}

纯让你得到：

getting x
0
getting x
3

而不是

getting x
getting x
getting x
0
getting x
getting x
getting x
3

在优化级别至少 -O1（在更高级别，您可能需要添加 __attribute__((noinline)) 以防止内联）。

如果在对这些 getter 的两次连续调用之间状态发生变化，只要编译器可以检测到状态已发生变化，这没有关系。如果您需要运行一个 non-const 方法来改变状态，那么这不违反纯度。但是，如果状态更改 on its own（系统更改 it/another 线程更改 it/a 信号处理程序更改它），编译器无法知道更改，那么 pure 属性不再合法。

GCC `attribute ((pure))` 关于 "input state" getter 方法的建议 - 正确吗？

GCC `attribute ((pure))` suggestion on "input state" getter method - correct?

c++

gcc

pure-function

GCC `__attribute__ ((pure))` 关于 "input state" getter 方法的建议 - 正确吗？

GCC `__attribute__ ((pure))` suggestion on "input state" getter method - correct?

c++

gcc

pure-function

GCC `attribute ((pure))` 关于 "input state" getter 方法的建议 - 正确吗？

GCC `attribute ((pure))` suggestion on "input state" getter method - correct?