C 编译器可以优化堆内存分配吗？

优化器对堆内存分配的看法

在 C 领域，问题出现了：编译器可以优化堆内存分配吗？让我们深入研究这个有趣的主题。

考虑以下代码片段：

int main()
{
    int* mem = new int[100];
    return 0;
}

编译器是否有权删除新调用？根据我们的研究，g 和 Visual Studio 回避这种优化，而 clang 则拥抱它。这种差异引出了一个问题：new 是否依赖于底层系统调用，导致编译器优化不切实际且不允许？

编译器的理由

为了澄清这个难题，我们必须承认 N3664 的作用，该提案允许编译器围绕内存分配进行优化。然而，这种优化是在 N3664 之前构思的，引发了对其有效性的质疑。

为了回答这个问题，我们转向“as-if”规则，这是 C 标准的一个基本方面。该规则允许实现偏离特定要求，只要它们保持程序的可观察行为即可。

由于 new 可能会引发异常，从而改变程序的返回值，因此“as-if”规则似乎禁止它的优化。然而，编译器可能认为异常处理是一个实现细节，在这种情况下，不会触发异常。因此，消除 new 调用不会违反“as-if”规则。

此外，“as-if”规则扩展到 new 的非抛出版本。然而，在单独的翻译单元中存在新的替代运算符可能会影响可观察的行为。因此，编译器必须确保不存在这种情况才能安全地执行此优化。

Clang 的激进方法

以前的 clang 版本即使在这种情况下也进行了优化，但后来版本变得更加谨慎。

总之，编译器可以利用优化堆内存分配，包括使用 new 进行的分配。然而，这种优化必须遵守“as-if”规则的细微差别以及 C 异常处理机制的复杂性。

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