求符合标准的C代码以C++编译后性能显著变化的实例

前置说明 #

• 注：该问题可能已有人提出
• 更新记录：
  • 更新1：补充关注性能提升的情况
  • 更新2：参考相关问题：同时符合C和C++标准的代码在两种语言编译下行为是否不同？
  • 更新3：明确讨论范围：仅关注**严格符合C11标准（C11, 4p5）**的C代码，且该代码同时是无未定义行为（UB）、未指定行为（UnspecB）、实现定义行为（IB）的良构C++程序，需满足：
    1. 无N4917标准中第5至33条款及附录D的规则违反
    2. 具备相同的抽象语义

核心问题 #

是否存在这样的C代码，以C++编译后性能出现显著下降或提升？

存在性能显著提升的情况 #

最典型的场景是**const变量的编译期常量处理差异**：
在C11标准中，const修饰的变量并非默认的编译期常量，仅当它被常量表达式初始化时，部分上下文可被当作常量使用（但仍不能用于声明固定大小数组，只能作为变长数组（VLA）的大小）；而在C++中，用常量表达式初始化的const变量会被视为编译期常量，编译器可基于此进行更激进的优化。

示例代码：

#include <stdio.h>

const int LOOP_COUNT = 100000000;

int main() {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < LOOP_COUNT; ++i) {
        sum += i % 10;
    }
    printf("%d\n", sum);
    return 0;
}

• C编译时：LOOP_COUNT会被视为普通变量，循环边界需要从内存读取，编译器无法完全确定循环次数，优化空间有限。
• C++编译时：LOOP_COUNT被识别为编译期常量，编译器可直接展开循环、进行常量折叠等优化，大幅提升执行效率。

存在性能显著下降的情况 #

典型场景是C++默认异常支持带来的额外开销：
多数C++编译器默认开启异常处理（如GCC的-fexceptions选项），即使代码中未显式使用异常，编译器也会生成用于栈展开的额外代码，增加函数调用和栈操作的开销；而C编译器无此类默认逻辑，生成的代码更精简。

示例代码：

#include <stdio.h>

int divide(int a, int b) {
    if (b == 0) {
        printf("Divide by zero\n");
        return 0;
    }
    return a / b;
}

int main() {
    int sum = 0;
    for (int i = 1; i < 10000000; ++i) {
        sum += divide(100, i);
    }
    printf("%d\n", sum);
    return 0;
}

• C编译时：函数调用无额外异常处理代码，执行效率更高。
• C++编译时：默认生成异常栈展开相关代码，函数调用的额外开销会在循环中被放大，导致整体性能下降（若关闭异常支持-fno-exceptions，性能可与C编译结果相当）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者pmor