Оптимизация компилятора игнорирует неэффективный вызов функции в цикле

Question

Я тестирую некоторый код, но когда я устанавливаю флаг оптимизации, компилятор игнорирует мой вызов функции (bh_b = bh_b + bh_a + bh_a + bh_a + bh_a;) в al oop. Когда я удаляю флаг оптимизации, код работает нормально.

Я написал свой класс Matrix с использованием Шаблон выражения

Извините за последнюю статью, которая не воспроизводится.

Код

• основной. cpp

#include <iostream>
#include <chrono>
#include "matrix.h"

int main(){
    int calc_num = 100000;

    Matx<double, 3, 3> bh_a(1, 0, 0,
                            0, 1, 0,
                            0, 0, 1);
    Matx<double, 3, 3> bh_b(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0);

    auto t_begin = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    for(int i=0; i<calc_num; ++i)
        bh_b = bh_b + bh_a + bh_a + bh_a + bh_a;  // this part
    auto t_end = std::chrono::high_resolution_clock::now();

    std::cout << "Elapsed: " << std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(t_end - t_begin).count() << "us" << std::endl;

    for(int i=0; i<bh_b.cols; ++i) {
        for (int j = 0; j < bh_b.cols; ++j)
            std::cout << bh_b(i * bh_b.cols + j) << ' ';
        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}

• matrix.h

#ifndef UNTITLED3_MATRIX_H
#define UNTITLED3_MATRIX_H

template <typename T, typename E>
class MatExpr{
public:
    const T& operator () (int i) const { return static_cast<E const&>(*this)(i); }
};

template<typename T, int m, int n>
class Matx : public MatExpr<T, Matx<T, m, n>> {
public:
    enum {
        rows     = m,
        cols     = n,
        channels = rows*cols,
        shortdim = (m < n ? m : n)
    };

    Matx(T v0, T v1, T v2, T v3, T v4, T v5, T v6, T v7, T v8) : val{v0, v1, v2, v3, v4, v5, v6, v7, v8} {}

    template <typename E>
    Matx(MatExpr<T, E> const& expr){
        for(int i=0; i<channels; ++i) val[i] = expr(i);
    }

    const T& operator () (int i) const { return val[i]; }

    T val[m*n];
};

template <typename T, typename E1, typename E2>
class MatOp : public MatExpr<T, MatOp<T, E1, E2>> {
private:
    E1 const& u;
    E2 const& v;

public:
    MatOp(E1 const& u, E2 const& v) : u(u), v(v) {}

    const T& operator () (int i) const { return u(i) + v(i); }
};

template <typename T, typename E1, typename E2>
MatOp<T, E1, E2>
operator + (MatExpr<T, E1> const& u, MatExpr<T, E2> const& v){
    return MatOp<T, E1, E2>(*static_cast<const E1*>(&u), *static_cast<const E2*>(&v));
}


#endif //UNTITLED3_MATRIX_H

• CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.15)
project(untitled3)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)

add_executable(untitled3 main.cpp)

# set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -O2" ) // Compiler optimization flag

Вывод

• Без оптимизации (правильный вывод)

Elapsed: 32308us
400000 0 0 
0 400000 0 
0 0 400000 

• -O1

Elapsed: 16268us
0 0 0 
0 0 0 
0 0 0 

• -O2, -O3

Elapsed: 1us
0 0 0 
0 0 0 
0 0 0 

Компилятор

• с использованием CLion на Ма c ОС

➜  ~ clang --version
Apple clang version 11.0.0 (clang-1100.0.33.17)
Target: x86_64-apple-darwin19.4.0
Thread model: posix
InstalledDir: /Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin

Answer 1

Код содержит неопределенное поведение.

В этой строке

const T& operator () (int i) const { return u(i) + v(i); }

вы возвращаете временный адрес (так как operator + создает временный).

Точно так же здесь

const T& operator () (int i) const { return static_cast<E const&>(*this)(i); }

также может создать временное значение, если оно вызывает вышеуказанное.

Возможное исправление может состоять в том, чтобы вернуть его по значению (не знаю, верно ли это выбор производительности).