自GCC 5.1起优化器是否失效？std::string.size()常量传播异常

这不是编译器Bug，而是C++标准演进和GCC默认编译标准版本变化共同导致的行为差异：

• GCC默认标准版本的变化：GCC 5.1默认使用C11标准，而GCC 11及之后的版本（包括13.2）默认切换为C17标准。不同标准对std::string的编译期优化支持程度不同。

• C++17及之前的限制：在C20之前，std::string的构造函数并非constexpr，标准没有明确允许编译器将字符串字面量构造std::string并调用size()的操作视为编译期常量。GCC 5.1的激进优化属于非标准的拓展行为，后续版本为了严格遵循C17标准，调整了优化策略，所以会生成实际构造、销毁std::string的汇编代码（即使最终返回值是确定的1）。

• C++20的优化支持：C++20标准扩展了constexpr std::string的能力，明确允许在编译期完成字符串对象的构造和size()等成员函数的调用。当指定-std=c++20编译时，GCC可以合法地进行常量传播，直接将std::string("a").size()计算为编译期常量1，生成极简的汇编代码。

代码示例与汇编对比 #

原测试代码：

#include <string>

int main() {
    return std::string("a").size();
}

GCC 5.1 -O3（默认C++11）汇编：

main:
        mov     eax, 1
        ret

GCC 13.2 -O3（默认C++17）汇编：

main:
        sub     rsp, 40
        lea     rax, [rsp+16]
        mov     rdi, rsp
        mov     QWORD PTR [rsp+8], 1
        mov     QWORD PTR [rsp], rax
        mov     eax, 97
        mov     WORD PTR [rsp+16], ax
        call    std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::_M_dispose()
        mov     eax, 1
        add     rsp, 40
        ret

GCC 13.2 -O3 -std=c++20汇编会回到极简版本，和GCC 5.1的输出一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sergey Kolesnik