为什么在 GCC 中错误使用 attribute((pure)) 没有给出警告？

Question

我正在尝试理解纯函数，并且一直在阅读有关该主题的 Wikipedia article。我写的最小示例程序如下：

#include <stdio.h>

static int a = 1;

static __attribute__((pure)) int pure_function(int x, int y)
{
        return x + y;
}

static __attribute__((pure)) int impure_function(int x, int y)
{
        a++;
        return x + y;
}

int main(void)
{
        printf("pure_function(0, 0) = %d\n", pure_function(0, 0));
        printf("impure_function(0, 0) = %d\n", impure_function(0, 0));

        return 0;
}

我用 gcc -O2 -Wall -Wextra 编译了这个程序，期望用 __attribute__((pure)) 修饰 impure_function() 时应该发出错误，或者至少是警告。但是，我没有收到任何警告或错误，程序也运行没有问题。

用__attribute__((pure))标记impure_function()是不是不正确？如果是这样，为什么即使使用 -Wextra 和 -Wall 标志，它编译时也没有任何错误或警告？

提前致谢！

Answer 1

纯函数是 optimizing compiler. Probably, gcc don't care about pure functions when you pass just -O0 to it (the default optimizations). So if f is pure (and defined outside of your translation unit 的提示，例如在某些外部库中），GCC 编译器可能将 y = f(x) + f(x); 优化为

{ 
  int tmp = f(x); /// tmp is a fresh variable, not appearing elsewhere
  y = tmp + tmp;
}

但是如果 f 是不是纯（这是通常的情况：想想 f 调用 printf 或 malloc), 这样的优化是被禁止的。

标准数学函数，如 sin or sqrt are pure (except for IEEE rounding mode craziness, see http://floating-point-gui.de/ and Fluctuat 等），它们足够复杂，可以进行计算，使此类优化值得。

您可以使用 gcc -O2 -Wall -fdump-tree-all 编译您的代码以猜测编译器内部发生了什么。您可以添加 -fverbose-asm -S 标志以获取生成的 *.s 汇编程序文件。

您还可以阅读 Bismon draft report（尤其是其第 1.4 节）。它可能会给出一些与您的问题相关的直觉。

在您的具体情况下，我猜测 gcc 是您的电话 inlining；然后纯度就不那么重要了。

如果您有时间，可以考虑编写自己的幻灯片GCC plugin to make such a warning. You'll spend months in writing it! These old，即使详细信息已过时，也可能对您有用。

理论层面，要注意Rice's theorem。其结果是纯函数的完美优化可能是不可能的。

注意位于孟买的 GCC Resource Center。

Answer 2

这样做是不正确的，您有责任正确使用该属性。

看这个例子：

static __attribute__((pure)) int impure_function(int x, int y)
{
        extern int a;
        a++;
        return x + y;
}

void caller()
{
    impure_function(1, 1);
}

GCC（带有 -O1）为函数 caller 生成的代码是：

caller():
        ret

如您所见，impure_function 调用已完全删除，因为编译器将其视为 "pure"。

如果 GCC 看到它的定义，它可以在内部自动将函数标记为 "pure"：

static __attribute__((noinline)) int pure_function(int x, int y)
{
        return x + y;
}

void caller()
{
    pure_function(1, 1);
}

生成的代码：

caller():
        ret

因此，在编译器可见的函数上使用此属性没有意义。它应该在定义不可用时使用，例如，当函数在另一个 DLL 中定义时。这意味着当它在适当的地方使用时，编译器将无法执行完整性检查。因此实现警告不是很有用（尽管并非毫无意义）。

我认为没有什么可以阻止 GCC 开发人员实施此类警告，除了必须花费的时间。

为什么在 GCC 中错误使用 attribute((pure)) 没有给出警告？

Why is no warning given for the wrong use of attribute((pure)) in GCC?

c

gcc

function-attributes

为什么在 GCC 中错误使用 __attribute__((pure)) 没有给出警告？

Why is no warning given for the wrong use of __attribute__((pure)) in GCC?

c

gcc

function-attributes

为什么在 GCC 中错误使用 attribute((pure)) 没有给出警告？

Why is no warning given for the wrong use of attribute((pure)) in GCC?