Question

我有简单的程序：

#include <cmath>

int main()
{
    for (int i = 0; i < 50; ++i)
        std::sqrt(i);
}

Clang 3.8在-O3优化了它，但gcc 6.1没有。它产生以下程序集：

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main:
    pushq   %rbx
    xorl    %ebx, %ebx
    jmp     .L2
.L4:
    pxor    %xmm0, %xmm0         # break cvtsi2sd's false dep on the old value of xmm0
    pxor    %xmm1, %xmm1         # xmm1 = 0.0
    cvtsi2sd        %ebx, %xmm0  # xmm0 = (double)i
    ucomisd %xmm0, %xmm1         # scalar double comparison, setting flags
    ja      .L7                  # if (0.0 > (double)i) sqrt(i);   // The `a` = above.  AT&T syntax reverses the order, but it's jump if  xmm1 above xmm0
.L2:
    addl    $1, %ebx             # i++
    cmpl    $50, %ebx
    jne     .L4                  # i != 50
    xorl    %eax, %eax
    popq    %rbx
    ret                          # return 0
.L7:
    call    sqrt                 # only executed on i < 0.  Otherwise gcc knows std::sqrt has no side effects.
    jmp     .L2

如果我正确理解 as-if 规则，则允许编译器优化不会改变程序的可观察行为的代码，包括I / O写入等.I丢弃std::sqrt的结果，不做任何I / O.此外，我的程序中没有#pragma STDC FENV_ACCESS。 std::sqrt是否有可观察到的副作用，还是GCC没有优化呼叫的另一个原因是什么？

（这个问题的初始版本的上限为10e50，使其成为无限循环。同样的事情发生在50，所以nvm就此发表评论。）

Answer 1

这与循环展开有些相关。

int main()
{
  for (int i = 0; i <= 16; ++i)  // CHANGED NUMBER OF ITERATIONS
    std::sqrt(i);
}

替换为return 0;（g++ -O3 -fdump-tree-all）。

如果您查看.115t.cunroll，您可以看到代码最初转换为以下内容：

// ...

<bb 6>:
i_30 = i_22 + 1;
_32 = (double) i_30;
if (_32 < 0.0)
  goto <bb 7>;
else
  goto <bb 8>;

<bb 7>:
__builtin_sqrt (_32);

<bb 8>:
i_38 = i_30 + 1;
_40 = (double) i_38;
if (_40 < 0.0)
  goto <bb 9>;
else
  goto <bb 10>;

<bb 9>:
__builtin_sqrt (_40);

// ...

并且编译器可以使用实际数字“证明”每次调用sqrt都没有副作用（.125t.vrp2）：

// ...

<bb 6>:
i_30 = 3;
_32 = 3.0e+0;
if (_32 < 0.0)
  goto <bb 7>;
else
  goto <bb 8>;

<bb 7>:
__builtin_sqrt (_32);

<bb 8>:
i_38 = 4;
_40 = 4.0e+0;
if (_40 < 0.0)
  goto <bb 9>;
else
  goto <bb 10>;

<bb 9>:
__builtin_sqrt (_40);

// ...

如果迭代次数很多，则gcc：

不执行循环展开（除非强制使用--param max-completely-peeled-insns=x --param max-completely-peel-times=y）
不够“足够聪明”来确定对sqrt(i)的调用没有副作用（但只需要一点帮助，例如std::sqrt(std::abs(i))）。

gcc（v6.x）也不支持#pragma STDC FENV_ACCESS ~~所以它必须假设此pragma为ON（否则生成的代码可能不正确）~~（情况更复杂，请参阅bug 34678和Tavian Barnes' comment）。

Answer 2

原因是标准需要设置errno以防sqrt传递负数。显然，对于值50（对于展开而言太多），g ++“忘记”负值是不可能的，而对于小值而言，在每种情况下通过不断传播展开和发现，不需要设置errno。< / p>

在调用sqrt之前取绝对值显然可以确保g ++不可能通过负参数。

为什么GCC不能优化`std :: sqrt`？

2 个答案: