Помогая компилятору оптимизировать указатели функций

Общим способом реализации инкапсуляции и полиморфизма OO-подобных объектов в C является возврат непрозрачных указателей к структуре, содержащей некоторые указатели на функции. Это очень частая модель, например, в ядре Linux.

Использование указателей функций вместо вызовов функций приводит к накладным расходам, которые в основном игнорируются из-за кэширования, как уже обсуждалось в других вопросах.

Однако с новыми параметрами оптимизации -fwole-program и -flto для GCC ( > 4.6) все меняется.

libPointers.c

#include <stdlib.h>
#include "libPointers.h"

void do_work(struct worker *wrk, const int i) 
{
        wrk->datum += i;
}

struct worker *libPointers_init(const int startDatum)
{
        struct worker *wrk = malloc (sizeof (struct worker));

        *wrk = (struct worker) {
                .do_work = do_work,
                .datum = startDatum
        };

        return wrk;
}

libPointers.h

#ifndef __LIBPOINTERS_H__
#define __LIBPOINTERS_H__


struct worker {
        int datum;

        void (*do_work)(struct worker *, int i);
};

extern void do_work (struct worker *elab, const int i);

struct worker *libPointers_init(const int startDatum);


#endif //__LIBPOINTERS_H__

testPointers.c

#include <stdio.h>
#include "libPointers.h"


int main (void)
{
        unsigned long i;
        struct worker *wrk;

        wrk = libPointers_init(56);

        for (i = 0; i < 1e10; i++) {
#ifdef USE_POINTERS
                wrk->do_work(wrk,i);
#else
                do_work(wrk,i);
#endif
        }

        printf ("%d\n", wrk->datum);
}

Компиляция с -O3, но без флагов -flto -fwhole-program, выполнение testPointers занимает около 25 секунд на моей машине, независимо от того, является ли USE_POINTERS #defined или нет.

Если я включаю флаги -flto -fwhole-program, testPointers занимает около 25 с USE_POINTERS #defined, но около 14 секунд, если используется вызов функции.

Это полностью ожидаемое поведение, так как я понимаю, что компилятор будет встроить и оптимизировать функцию в цикле. Интересно, однако, если есть способ помочь компилятору сказать ему, что указатель функции является постоянным и поэтому позволяет ему также оптимизировать этот случай.

Для тех, кто использует cmake, вот как я скомпилировал его

CMakeLists.txt

set (CMAKE_C_FLAGS "-O3 -fwhole-program -flto")
#set (CMAKE_C_FLAGS "-O3")
add_executable(testPointers
        libPointers.c
        testPointers.c
        )