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在带有 GCC 编译器的 C/C++ 的 gnu 世界中，有通用函数属性“纯”（类似于“const”属性，但限制较少）：

许多函数除了返回值外没有任何影响，它们的返回值仅取决于参数和/或全局变量。...纯函数的一些常见示例是 strlen 或 memcmp。... pure 属性对函数的定义施加了与 const 属性类似但更宽松的限制：它允许函数读取全局变量。...因为纯函数不能有任何副作用，所以这样的函数返回 void 是没有意义的。

是否允许纯函数调用任何 C++ STL 构造函数，例如std::stringor std::vector？例如，此代码是否合法，为什么不合法？（这是否合法__attribute__((const))？）

#include <string>
#include <cstdio>
__attribute__((pure)) std::string GetFilesystemSeparator(int unixvar) {
   if(unixvar) {
      return "/";   
   } else {
      return "\\";
   }
}

int main() {
    std::string dirname1="dir1";
    std::string dirname2="dir2";
    std::string filename="file";
    int unixvar;
    std::string path;
    puts("Unix style:");
    unixvar = 1;
    path=dirname1 + GetFilesystemSeparator(unixvar) + dirname2 +  GetFilesystemSeparator(unixvar) + filename;
    puts(path.c_str());


    puts("Not Unix style:");
    unixvar = 0;
    path=dirname1 + GetFilesystemSeparator(unixvar) + dirname2 +  GetFilesystemSeparator(unixvar) + filename;
    puts(path.c_str());
    return 0;
}

g++ pure.cc -o pure -fverbose-asm --save-temps
clang++ pure.cc -o pure1 -O3 -save-temps

有一些对复杂 std::sting 构造函数的调用，它可能分配内存并写入一些用于管理空闲和分配内存的全局变量：

less  pure.s
...
_Z22GetFilesystemSeparatorB5cxx11i:
    call    _ZNSaIcEC1Ev@PLT        #
    call    _ZNSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEC1EPKcRKS3_@PLT    #

例如，在将"/"和"\\"常量的长度更改为 100 个字符后，我从构造函数中调用了new和调用：malloc(101)

ltrace -e '*@*' ./pure3
...
libstdc++.so.6->strlen("////////////////////////////////"...)                         = 100
libstdc++.so.6->_ZNSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEE12_M_constructIPKcEEvT_S8_St20forward_iterator_tag(0x7ffc7b66a840, 0x558899f74570, 0x558899f745d4, 0 <unfinished ...>
libstdc++.so.6->_ZNSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEE9_M_createERmm(0x7ffc7b66a840, 0x7ffc7b66a6b0, 0, 0 <unfinished ...>
libstdc++.so.6->_Znwm(101, 0x7ffc7b66a6b0, 0, 0 <unfinished ...>
libstdc++.so.6->malloc(101)                                                           = 0x55889bef0c20
<... _Znwm resumed> )                                                                 = 0x55889bef0c20
<... _ZNSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEE9_M_createERmm resumed> )   = 0x55889bef0c20
libstdc++.so.6->memcpy(0x55889bef0c20, "////////////////////////////////"..., 100)    = 0x55889bef0c20
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本文档已更新或您引用错误。现在您引用的部分谈论的是“可观察到的副作用”，而不是“副作用”。

纯函数的含义：

pure 属性禁止函数修改可通过检查函数返回值以外的方式观察到的程序状态。

告诉 GCC，如果 [函数] 可观察到的程序状态在两者之间没有变化，则使用相同字符串对 [函数] 的后续调用可以被第一次调用的结果替换。

所以你应该问的问题不是“这是否合法”，而是“如果优化器删除了第二次调用，我的程序的行为是否会改变”。如果答案是“否”，您可以使用该属性。pure 和 const 函数的行为不是由编译器强制执行的，它只是对优化器的提示。

回归std::string有明显的副作用吗？

std::string分配内存。您可以获取内部缓冲区的地址，并将其放入全局变量中。在这种情况下，副作用是可以观察到的。

const 函数不会读取全局变量，因此在函数本身中不会观察到这种副作用。但是你可以在调用函数后打印内部缓冲区的地址，看看你是否有两个不同的对象。

如果您像往常一样使用字符串，而不是试图破坏您的程序，则副作用将不会被观察到。

于 2019-05-24T11:06:25.310 回答