Question

给出以下代码

#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv)
{
  int k = 0;
  for( k = 0; k < 20; ++k )
  {
    printf( "%d\n", k ) ;
  }
}

使用GCC 5.1或更高版本

-x c -std=c99 -O3 -funroll-all-loops --param max-completely-peeled-insns=1000 --param max-completely-peel-times=10000

部分循环展开，它将循环展开十次然后进行条件跳转。

.LC0:
        .string "%d\n"
main:
        pushq   %rbx
        xorl    %ebx, %ebx
.L2:
        movl    %ebx, %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    1(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    2(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    3(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    4(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    5(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    6(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    7(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    8(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    9(%rbx), %esi
        xorl    %eax, %eax
        movl    $.LC0, %edi
        addl    $10, %ebx
        call    printf
        cmpl    $20, %ebx
        jne     .L2
        xorl    %eax, %eax
        popq    %rbx
        ret

但是使用旧版本的GCC（例如4.9.2）会创建所需的assemlby

.LC0:
    .string "%d\n"
main:
    subq    $8, %rsp
    xorl    %edx, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $1, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $2, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $3, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $4, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $5, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $6, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $7, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $8, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $9, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $10, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $11, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $12, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $13, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $14, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $15, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $16, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $17, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $18, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $19, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    xorl    %eax, %eax
    addq    $8, %rsp
    ret

有没有办法强制GCC的后续版本产生相同的输出？

使用https://godbolt.org/g/D1AR6i生成程序集

编辑：没有重复的问题，因为用更高版本的GCC完全展开循环的问题尚未解决。传递--param max-completely-peeled-insns=1000 --param max-completely-peel-times=10000对使用GCC＆gt; = 5.1

生成的装配没有影响

Answer 1

您使用的标志和参数不保证循环将完全展开。 GCC documentation说明了您正在使用的-funroll-all-loops标志：

打开完整的环剥离（即用a完全去除环小的常数迭代次数）

如果编译器确定给定代码段的迭代次数不是＆＃34;一个小常量＆＃34; （即数字太高），它可能只会像在这里那样进行部分剥离或展开。此外，您使用的param选项仅为最大值，但不强制完全展开小于设定值的循环。换句话说，如果循环的迭代次数多于您设置的最大值，那么循环将不会完全展开;但反之则不然。

进行优化时会考虑许多因素。这里代码中的瓶颈是对printf函数的调用，编译器在进行成本计算时可能会考虑到这一点，或者判断展开的指令大小开销太重要了。正如你告诉它展开循环一样，似乎确定最好的解决方案是用10次展开和跳转来转换初始循环。

如果您用其他内容替换printf，编译器可能会以不同方式进行优化。例如，尝试使用以下内容替换它：

volatile int temp = k;

使用此新代码段的循环将在较新版本的GCC（以及较旧版本的GCC）上完全展开。请注意，volatile关键字只是一种技巧，因此编译器不会完全优化循环。

总而言之，据我所知，没有办法强制GCC的后期版本产生相同的输出。

作为旁注，从优化级别-O2开始，没有任何其他编译器标志，最新版本的Clang完全展开您的循环。

GCC 5.1循环展开

1 个答案: