为什么使用三元运算符返回字符串与返回等效的if / else块会产生截然不同的代码？

Question 1

我在使用Compiler Explorer时，偶然发现使用三元运算符时会发生以下有趣的行为：

std::string get_string(bool b)
{
    return b ? "Hello" : "Stack-overflow";
}

编译器为此生成的代码（带有-O3的Clang干线）是这样的：

get_string[abi:cxx11](bool):                 # @get_string[abi:cxx11](bool)
        push    r15
        push    r14
        push    rbx
        mov     rbx, rdi
        mov     ecx, offset .L.str
        mov     eax, offset .L.str.1
        test    esi, esi
        cmovne  rax, rcx
        add     rdi, 16 #< Why is the compiler storing the length of the string
        mov     qword ptr [rbx], rdi
        xor     sil, 1
        movzx   ecx, sil
        lea     r15, [rcx + 8*rcx]
        lea     r14, [rcx + 8*rcx]
        add     r14, 5 #< I also think this is the length of "Hello" (but not sure)
        mov     rsi, rax
        mov     rdx, r14
        call    memcpy #< Why is there a call to memcpy
        mov     qword ptr [rbx + 8], r14
        mov     byte ptr [rbx + r15 + 21], 0
        mov     rax, rbx
        pop     rbx
        pop     r14
        pop     r15
        ret
.L.str:
        .asciz  "Hello"

.L.str.1:
        .asciz  "Stack-Overflow"

但是，编译器为以下代码段生成的代码要小得多，并且无需调用memcpy，也不必关心同时知道两个字符串的长度。跳转到2个不同的标签

std::string better_string(bool b)
{
    if (b)
    {
        return "Hello";
    }
    else
    {
        return "Stack-Overflow";
    }
}

上面的代码片段（带-O3的Clang干线）的编译器生成的代码是这样的：

better_string[abi:cxx11](bool):              # @better_string[abi:cxx11](bool)
        mov     rax, rdi
        lea     rcx, [rdi + 16]
        mov     qword ptr [rdi], rcx
        test    sil, sil
        je      .LBB0_2
        mov     dword ptr [rcx], 1819043144
        mov     word ptr [rcx + 4], 111
        mov     ecx, 5
        mov     qword ptr [rax + 8], rcx
        ret
.LBB0_2:
        movabs  rdx, 8606216600190023247
        mov     qword ptr [rcx + 6], rdx
        movabs  rdx, 8525082558887720019
        mov     qword ptr [rcx], rdx
        mov     byte ptr [rax + 30], 0
        mov     ecx, 14
        mov     qword ptr [rax + 8], rcx
        ret

同样的结果是当我将三元运算符用于：

std::string get_string(bool b)
{
    return b ? std::string("Hello") : std::string("Stack-Overflow");
}

我想知道为什么第一个示例中的三元运算符会生成该编译器代码。我相信罪魁祸首位于监狱内const char[]。

PS：strlen在第一个示例中，GCC会调用，但Clang不会。

链接到Compiler Explorer示例：https : //godbolt.org/z/Exqs6G

感谢您的时间！

对不起代码墙

Question 2

这里最重要的区别是第一个版本是无分支的。

16不是这里的任何字符串的长度（较长的字符串，使用NUL，只有15个字节长）；它是返回对象的偏移量（其地址在RDI中传递以支持RVO），用于指示正在使用小字符串优化（请注意缺少分配）。长度为5或5 + 1 + 8，存储在R14中，并存储在中std::string，并传递给memcpy（以及CMOVNE选择的指针）以加载实际的字符串字节。

另一个版本有一个明显的分支（尽管结构的一部分std::string已悬挂在其上面），实际上确实有5和14，但是由于字符串字节已作为立即数的值（表示为整数）而被混淆各种大小。

至于为什么这三个等效函数会生成所生成代码的两个不同版本，我只能提供的优化器是迭代算法和启发式算法。他们无法可靠地找到与其起点无关的“最佳”组件。

Question 3

第一个版本返回一个字符串对象，该对象用一个不恒定的表达式初始化，产生一个字符串文字，因此构造函数的运行与其他任何可变字符串对象一样，因此由memcpy进行初始化。

其他变体返回一个用字符串文字初始化的字符串对象或另一个用另一个字符串文字初始化的字符串对象，这两种字符串对象都可以优化为由不需要memcpy的常量表达式构造的字符串对象。

因此，真正的答案是：第一个版本在初始化对象之前先对char []表达式执行？：运算符，而其他版本则在已初始化的字符串对象上进行操作。

版本之一是否为无分支无关紧要。