为什么将 const 属性应用于纯函数不能减少运行时间？

Question

根据 GNU 文档：

int square (int) __attribute__ ((const)) 告诉 GCC 后续调用具有相同参数值的函数 square 可以 被第一次调用的结果替换，无论 之间的语句。

我预计在删除函数声明中的 __attribute__((const)) 时，以下代码会变慢。

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int my_double(int b) __attribute__((const));

//int my_double(int b);


int main(void) {

  long result = 0;

  for (int i = 0; i < INT_MAX/2; i++)
  {
     result += my_double(5);
  }

  printf("%ld\n", result);
}

int my_double(int b) {
  return b*2;
}

然而，实验表明__attribute__((const))不会显着影响时序结果。有谁知道原因吗？谢谢。

顺便说一句，我使用以下命令清除任何可能污染每个实验的计时结果的缓存。

  sudo sh -c 'echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches'
  sudo swapoff -a
  sudo swapon -a

并使用 /usr/bin/time 来计时实验。

附言。对应的汇编如下：（我对汇编不熟悉）

    .file   "attribute-o.c"
    .text
    .section    .rodata
.LC0:
    .string "%ld\n"
    .text
    .globl  main
    .type   main, @function
main:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    endbr64
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    subq    $16, %rsp
    movq    $0, -8(%rbp)
    movl    $0, -12(%rbp)
    jmp .L2
.L3:
    movl    $5, %edi
    call    my_double
    cltq
    addq    %rax, -8(%rbp)
    addl    $1, -12(%rbp)
.L2:
    cmpl    $1073741822, -12(%rbp)
    jle .L3
    movq    -8(%rbp), %rax
    movq    %rax, %rsi
    leaq    .LC0(%rip), %rax
    movq    %rax, %rdi
    movl    $0, %eax
    call    printf@PLT
    movl    $0, %eax
    leave
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size   main, .-main
    .globl  my_double
    .type   my_double, @function
my_double:
.LFB1:
    .cfi_startproc
    endbr64
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movl    %edi, -4(%rbp)
    movl    -4(%rbp), %eax
    addl    %eax, %eax
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE1:
    .size   my_double, .-my_double
    .ident  "GCC: (Ubuntu 11.2.0-7ubuntu2) 11.2.0"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits
    .section    .note.gnu.property,"a"
    .align 8
    .long   1f - 0f
    .long   4f - 1f
    .long   5
0:
    .string "GNU"
1:
    .align 8
    .long   0xc0000002
    .long   3f - 2f
2:
    .long   0x3
3:
    .align 8
4:

Answer 1

__attribute__ ((const)) 是关于同一表达式内的公共子表达式消除。

表达式 my_double(5) 中没有公共子表达式，因此无法消除任何内容，并且生成的代码是相同的。

如果将 my_double(5) 替换为 my_double(5) + my_double(5)，则有两个公共子表达式。由于编译器不知道 my_double(5) 的作用（可能会有副作用），因此必须调用 my_double(5) 两次，除非编译器知道 my_double没有副作用（因为__attribute__ ((const))）然后my_double(5)只能调用一次，结果可以相加。

检查这里：https://www.godbolt.org/z/bGnfq9zM5