GCC不优化未初始化的静态const的结构副本

时间:2016-02-05 13:01:47

标签: c gcc optimization struct

首先,我正在为微控制器开发,因此RAM和ROM的使用是优先考虑的事情。

我意识到这可能是一个错误报告,或者说不够具体。如果我在这里没有得到任何答案,我会按原样提交。

我喜欢使用static const结构将堆栈结构初始化为默认值。在大多数情况下,默认结构都是零。我更喜欢使用static const结构,而不是memsetmemset or struct assignmentstatic const assignment

我当前的工具链是arm-none-eabi-gcc-4_7_3,正在为优化-Os的Cortex M4目标进行编译。

我注意到以下情况;如果我将static const结构显式初始化为零而不是(static const struct foo; vs static const struct foo = {0};),则GCC会生成不同的代码。特别是,它将未初始化的static const结构分配给内存并执行复制操作。

以下是代码示例:

struct foo {int foo; int bar;};
struct bar {int bar[20];};

static const struct foo foo1_init, foo2_init = {0};
static const struct bar bar1_init, bar2_init = {0};

extern struct foo foo1, foo2;
extern struct bar bar1, bar2;

void init_foo1(void)
{
    foo1 = foo1_init;
}

void init_foo2(void)
{
    foo2 = foo2_init;
}

void init_bar1(void)
{
    bar1 = bar1_init;
}

void init_bar2(void)
{
    bar2 = bar2_init;
}

编译后,会生成以下汇编程序列表(为简洁起见重新排列和修剪):

 396                    .section    .bss.foo1_init,"aw",%nobits
 397                    .align  2
 398                    .set    .LANCHOR0,. + 0
 401                foo1_init:
 402 0000 00000000      .space  8
 402      00000000 

  40                .L2:
  41 0010 00000000      .word   .LANCHOR0
  42 0014 00000000      .word   foo1

  55:                    ****   foo1 = foo1_init;
  32                    .loc 1 55 0
  33 0000 034A          ldr r2, .L2
  34 0002 044B          ldr r3, .L2+4
  35 0004 92E80300      ldmia   r2, {r0, r1}
  36 0008 83E80300      stmia   r3, {r0, r1}


  67                .L5:
  68 000c 00000000      .word   foo2

  60:                    ****   foo2 = foo2_init;
  60 0000 024B          ldr r3, .L5
  61 0002 0022          movs    r2, #0
  62 0004 1A60          str r2, [r3, #0]
  63 0006 5A60          str r2, [r3, #4]


 389                    .section    .bss.bar1_init,"aw",%nobits
 390                    .align  2
 391                    .set    .LANCHOR1,. + 0
 394                bar1_init:
 395 0000 00000000      .space  80
 395      00000000 
 395      00000000 
 395      00000000 
 395      00000000 

  98                .L8:
  99 0010 00000000      .word   .LANCHOR1
 100 0014 00000000      .word   bar1

  65:                    ****   bar1 = bar1_init;
  89                    .loc 1 65 0
  90 0002 0349          ldr r1, .L8
  91 0004 0348          ldr r0, .L8+4
  92 0006 5022          movs    r2, #80
  93 0008 FFF7FEFF      bl  memcpy


 130                .L11:
 131 0010 00000000      .word   bar2

 70:                    ****    bar2 = bar2_init;
 121                    .loc 1 70 0
 122 0002 0021          movs    r1, #0
 123 0004 5022          movs    r2, #80
 124 0006 0248          ldr r0, .L11
 125 0008 FFF7FEFF      bl  memset

我们可以看到,对于foo2 = init_foo2bar2 = init_bar2,编译器已将这些副本优化为直接将{0}存储到foo2或为memset调用bar2

我们可以看到,对于foo1 = init_foo1bar1 = init_bar1,编译器正在执行显式副本,加载到foo1的寄存器并从memcpy的寄存器中保存,并为{{1}调用foo2 }。

我有几个问题:

  1. 这是预期的GCC运作吗?我希望未初始化的static const结构在GCC内部遵循与初始化static const结构相同的路径,因此产生相同的输出。
  2. 其他版本的ARM GCC会发生这种情况吗?我没有其他版本可供使用,所有在线C到汇编编译器的实际上都是C++编译器。
  3. GCC的其他目标架构是否会发生这种情况?同样,我没有其他版本可供使用。

1 个答案:

答案 0 :(得分:-1)

我已经在amd64上测试了,令我惊讶的是它看起来像是一致的行为(但我不知道它是不是一个bug)。 gcc将foo1_init和bar1_init放在公共数据段中,或者由操作系统(.bss)放置零初始化值的段。 foo2_init和bar2_init放在只读段(.rodata)中,就像它们是非零初始化值一样。可以通过使用-O0来看到这一点。因为您没有使用OS,所以OS初始化部分由gcc和/或链接器手动初始化,然后被复制。 gcc通过制作直接memset并消除死* 2_init变量来优化rodata值。但是,clang平等地优化了两种情况。

以下是gcc输出(-O0):

    .file   "defs.c"
    .local  foo1_init
    .comm   foo1_init,8,8
    .section    .rodata
    .align 8
    .type   foo2_init, @object
    .size   foo2_init, 8
foo2_init:
    .zero   8
    .local  bar1_init
    .comm   bar1_init,80,32
    .align 32
    .type   bar2_init, @object
    .size   bar2_init, 80
bar2_init:
    .zero   80
    .text
    .globl  init_foo1
    .type   init_foo1, @function
init_foo1:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movq    foo1_init(%rip), %rax
    movq    %rax, foo1(%rip)
    nop
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size   init_foo1, .-init_foo1
    .globl  init_foo2
    .type   init_foo2, @function
init_foo2:
.LFB1:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movq    $0, foo2(%rip)
    nop
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE1:
    .size   init_foo2, .-init_foo2
    .globl  init_bar1
    .type   init_bar1, @function
init_bar1:
.LFB2:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movq    bar1_init(%rip), %rax
    movq    %rax, bar1(%rip)
    movq    bar1_init+8(%rip), %rax
    movq    %rax, bar1+8(%rip)
    movq    bar1_init+16(%rip), %rax
    movq    %rax, bar1+16(%rip)
    movq    bar1_init+24(%rip), %rax
    movq    %rax, bar1+24(%rip)
    movq    bar1_init+32(%rip), %rax
    movq    %rax, bar1+32(%rip)
    movq    bar1_init+40(%rip), %rax
    movq    %rax, bar1+40(%rip)
    movq    bar1_init+48(%rip), %rax
    movq    %rax, bar1+48(%rip)
    movq    bar1_init+56(%rip), %rax
    movq    %rax, bar1+56(%rip)
    movq    bar1_init+64(%rip), %rax
    movq    %rax, bar1+64(%rip)
    movq    bar1_init+72(%rip), %rax
    movq    %rax, bar1+72(%rip)
    nop
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE2:
    .size   init_bar1, .-init_bar1
    .globl  init_bar2
    .type   init_bar2, @function
init_bar2:
.LFB3:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movl    $bar2, %eax
    movl    $80, %ecx
    movl    $0, %esi
    movq    %rsi, (%rax)
    movl    %ecx, %edx
    addq    %rax, %rdx
    addq    $8, %rdx
    movq    %rsi, -16(%rdx)
    leaq    8(%rax), %rdx
    andq    $-8, %rdx
    subq    %rdx, %rax
    addl    %eax, %ecx
    andl    $-8, %ecx
    movl    %ecx, %eax
    shrl    $3, %eax
    movl    %eax, %ecx
    movq    %rdx, %rdi
    movq    %rsi, %rax
    rep stosq
    nop
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE3:
    .size   init_bar2, .-init_bar2
    .ident  "GCC: (GNU) 6.3.1 20170306"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits