为 GCC 重现 clang 的 __builtin_assume

Question

最近，我发现void __builtin_assume(bool) for clang, which can provide additional information about the state of the program to the compiler. This can make a huge difference, like for example:

#include <cstddef>

// compiles to about 80 instructions at -O3
unsigned sum(unsigned data[], size_t count) {
    unsigned sum = 0;
    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        sum += data[i];
    }
    return sum;
}

// compiles to about 10 instructions at -O3
unsigned sum_small(unsigned data[], size_t count) {
    __builtin_assume(count <= 4);
    unsigned sum = 0;
    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        sum += data[i];
    }
    return sum;
}

此时我被迫使用 GCC，我很好奇是否存在等效的内置函数。不幸的是，我在 the GCC documentation 中找不到 __builtin_assume。也许存在内置函数，只是名称不同？

如果不存在等效的内置函数，是否有可能在没有 __builtin_assume 的情况下产生相同的结果，例如在条件不成立时故意调用未定义的行为？

理想情况下，我想要一个始终可以安全调用的宏：

#if ... // detect clang
#define MY_ASSUME(condition) __builtin_assume(condition)
#elif ... // detect GCC
#define MY_ASSUME(condition) __gcc_builtin_assume_equivalent(condition)
#else
#define MY_ASSUME(condition)
#endif

无论解决方案是什么，它也应该在 constexpr 函数中工作。

Answer 1

我使用了__builtin_unreachable()，这表明控制流到达这里是未定义的行为。您可以将其包装在 if 中以编写断言。条件可以是 false 的任何不变量，因此在您的情况下，您可以设置相反的条件。

示例：

// Basically `assert(count <= 4);`
if ( !(count <= 4) ) {
    __builtin_unreachable();
}

编辑：作为对评论的回应，您可以将其转换为这样的断言宏：

// Line break for readability
#define my_assert( condition ) \
    { if(!(condition)) __builtin_unreachable(); }

根据问题中的代码，您可以这样使用它：

unsigned sum_small(unsigned data[], size_t count) {
    my_assert(count <= 4); // <--- Changed here
    unsigned sum = 0;
    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        sum += data[i];
    }
    return sum;
}

Answer 2

我觉得在这里经历未定义的行为是完全没有必要的。非常简单的 if 检查与 abort 的结合是 well-defined 并为优化器提供了足够的思考空间：

#include <cstddef>
#include <cstdlib>

// compiles to about 10 instructions at -O3
unsigned sum_small(unsigned data[], size_t count) {
    if (count > 4)
        std::abort();
    unsigned sum = 0;
    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        sum += data[i];
    }
    return sum;
}

需要none时不需要召唤鼻魔

为 GCC 重现 clang 的 __builtin_assume

Reproducing clang's __builtin_assume for GCC

c++

gcc

compilation

clang

built-in