如何告知编译器整数无需截断以消除movswl这类冗余指令？

已知以下代码片段：

void thing(signed short ss);
void test(int i){
    thing((signed short)i);
}

GCC和Clang生成的汇编代码如下：

movswl  %di, %edi
        jmp     thing(int)

由于已知传入的i值范围在-32768到32767之间，且无法修改任何参数类型，上述movswl指令属于无效操作。需要一种类似assert_within_bounds_cast的方法，既能告知编译器无需担心截断，直接使用最优寄存器大小，又兼具reinterpret_cast和bit_cast的特性。此前尝试用__builtin_unreachable()和reinterpret_cast实现，但效果不稳定，甚至有时会导致情况恶化。

解决方案 #

1. 使用__builtin_assume（GCC/Clang兼容） #

直接向编译器传递参数的取值范围假设，让它优化掉不必要的截断操作：

#include <limits.h>

void thing(signed short ss);
void test(int i){
    __builtin_assume(i >= SHRT_MIN && i <= SHRT_MAX);
    thing((signed short)i);
}

该内置函数会告知编译器i必然落在signed short的合法范围内，编译器据此可省略符号扩展或截断指令。

2. 利用union实现位转换（C标准兼容） #

在已知值范围的前提下，用union直接完成类型转换，避免显式截断触发的编译器操作：

#include <limits.h>
#include <assert.h>

void thing(signed short ss);
void test(int i){
    // Debug模式保留断言验证范围，Release模式可被编译器优化移除
    assert(i >= SHRT_MIN && i <= SHRT_MAX);
    
    union {
        int as_int;
        signed short as_short;
    } cast = {.as_int = i};
    thing(cast.as_short);
}

由于值在合法范围内，union的位转换不会改变二进制表示，编译器可直接传递寄存器值，无需额外操作。

3. GCC特定：使用optimize属性禁用符号扩展 #

针对目标函数添加属性，禁用符号扩展优化，但该方法是函数级的，灵活性较差：

void thing(signed short ss);

__attribute__((optimize("no-sign-extend")))
void test(int i){
    thing((signed short)i);
}

关键注意事项 #

• 所有方法的核心前提是必须保证i的取值确实在signed short范围内，否则会触发未定义行为。
• __builtin_assume是编译器内置扩展，MSVC对应使用__assume，跨平台代码需注意兼容。
• 避免盲目使用reinterpret_cast，整数类型间的reinterpret_cast可能触发编译器额外检查，反而无法达到优化目的。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者oshaboy