Clang能否合法移除含throw分支的std::malloc调用？附额外疑问

首先先看示例代码：

#include <cstdlib>
#include <vector>

namespace {
template <typename T>
class MyAllocator {
public:
    typedef T value_type;
    T* allocate(std::size_t n) {
        T* p = static_cast<T*>(std::malloc(sizeof(T) * n));
        if (p == nullptr) throw std::bad_alloc();
        return p;
    }
    void deallocate(T* p, std::size_t) {
        std::free(p);
    }
};

void bar() {
    std::vector<int, MyAllocator<int>> v;
    v.push_back(49);
}
} // anonymous namespace

int main(int, char**) {
    ::bar();
    return 0;
}

当用Clang 6.0.0开启完全优化后，生成的汇编代码非常简洁，只保留了main函数直接返回的逻辑：

main: # @main
xor eax, eax
ret

接下来针对两个技术疑问逐一解答：

1. 这种优化合法吗？即便存在throw分支，编译器仍能丢弃std::malloc调用？ #

答案是完全合法，核心依据是C++标准里的「as-if规则」——只要程序的可观察行为（比如控制台输出、文件IO、对外部内存的修改等）没有变化，编译器可以随心所欲地改写代码，哪怕和原代码的执行流程完全不同。

具体到这个例子：

• bar()里的vector是局部变量，生命周期仅限于bar()函数内部，整个程序没有任何可观察的输出或外部状态修改——不管内存分配成功还是失败，最终要么程序正常退出（main返回0），要么因异常终止。
• 编译器可以判断：如果直接让main返回0，和原程序正常执行路径的可观察结果完全一致；而异常终止的情况，标准允许编译器在不影响可观察行为的前提下忽略这类分支（毕竟异常终止本身也没有可观察的“正确”输出，编译器选择优化掉这条路径并不违反规则）。

至于GCC没有做这个优化，只是它的优化策略相对保守而已，并不代表Clang的做法有问题。

2. 移除匿名命名空间后，编译器生成150行汇编的原因是什么？ #

这和C++的链接属性直接相关：

• 匿名命名空间里的所有符号（比如MyAllocator模板、bar()函数）默认是内部链接——编译器可以确定这些符号只会在当前编译单元里被使用，绝对不会被其他.cpp文件引用。所以编译器可以放心地做激进优化：直接把bar()的代码内联到main里，然后发现整个逻辑没有可观察副作用，就直接把所有相关代码都消除了。
• 一旦移除匿名命名空间，MyAllocator和bar()就变成了外部链接——编译器必须假设这些符号可能会被其他编译单元调用（比如别的文件里可能会声明void bar();然后调用它），所以不能随便消除它们的定义，必须完整保留MyAllocator的allocate/deallocate逻辑、vector的构造/push_back/析构逻辑，以及bar()的完整函数实现，这些代码加起来就有150行左右的汇编了。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者BiagioF