Question

这个问题部分是GCC 5.1 Loop unrolling的后续问题。

根据GCC documentation，并且如我对上述问题的回答所述，-funroll-loops等标志打开＆＃34;完全循环剥离（即完全删除循环一个小的恒定迭代次数）＆＃34; 。因此，当启用这样的标志时，如果确定这将优化给定代码段的执行，则编译器可以选择展开循环。

尽管如此，我注意到在我的一个项目中，GCC有时会展开循环，即使相关标志未启用。例如，请考虑以下简单的代码：

int main(int argc, char **argv)
{
  int k = 0;
  for( k = 0; k < 5; ++k )
  {
    volatile int temp = k;
  }
}

使用-O1进行编译时，循环展开，并使用任何现代版本的GCC生成以下汇编代码：

main:
        movl    $0, -4(%rsp)
        movl    $1, -4(%rsp)
        movl    $2, -4(%rsp)
        movl    $3, -4(%rsp)
        movl    $4, -4(%rsp)
        movl    $0, %eax
        ret

即使使用额外的-fno-unroll-loops -fno-peel-loops进行编译以确保标志禁用，GCC仍会意外地执行上述示例的循环展开。

这一观察引出了以下密切相关的问题。为什么GCC执行循环展开，即使禁用了与此行为相对应的标志？展开也是由其他标志控制的，这些标志可以使编译器在某些情况下展开循环，即使-funroll-loops被禁用了吗？有没有办法在GCC中完全禁用循环展开（使用-O0进行编译的一部分）？

有趣的是， Clang 编译器在此处具有预期的行为，并且似乎仅在启用-funroll-loops时执行展开，而不是在其他情况下执行。

在此先感谢您对此事项的任何其他见解将不胜感激！

Answer 1

为什么GCC即使执行标记也会执行循环展开对应这种行为是禁用的吗？

从实用的角度来看：将这样的标志传递给编译器时你想要什么？没有C ++开发人员会要求GCC展开或不展开循环，只是为了在汇编代码中有循环，有一个目标。例如，-fno-unroll-loops的目标是牺牲一点速度以减小二进制文件的大小，如果您正在开发具有有限存储的嵌入式软件。另一方面，-funrool-loops的目标是告诉编译器你不关心二进制文件的大小，所以它应该毫不犹豫地展开循环。

但这并不意味着编译器会盲目展开或不展开你的所有循环！

在你的例子中，原因很简单：循环只包含一个指令 - 在任何平台上都有几个字节 - 并且编译器知道这是可以忽略的，并且无论如何都将采用与循环所需的汇编代码（sub + mov + jne x86-64）。

这就是为什么gcc 6.2，-O3 -fno-unroll-loops改变了这段代码：

int mul(int k, int j) 
{   
  for (int i = 0; i < 5; ++i)
    volatile int k = j;

  return k; 
}

...到以下汇编代码：

 mul(int, int):
  mov    DWORD PTR [rsp-0x4],esi
  mov    eax,edi
  mov    DWORD PTR [rsp-0x4],esi
  mov    DWORD PTR [rsp-0x4],esi
  mov    DWORD PTR [rsp-0x4],esi
  mov    DWORD PTR [rsp-0x4],esi  
  ret

它不会听你的，因为它（几乎取决于架构）不会改变二进制文件的大小，但速度更快。但是，如果你增加一点你的循环计数器......

int mul(int k, int j) 
{   
  for (int i = 0; i < 20; ++i)
    volatile int k = j;

  return k; 
}

......它遵循你的提示：

 mul(int, int):
  mov    eax,edi
  mov    edx,0x14
  nop    WORD PTR [rax+rax*1+0x0]
  sub    edx,0x1
  mov    DWORD PTR [rsp-0x4],esi
  jne    400520 <mul(int, int)+0x10>
  repz ret

如果将循环计数器保持在5但是在循环中添加了一些代码，则会得到相同的行为。

总而言之，将所有这些优化标志视为编译器的提示，并从实用的开发人员的角度出发。它始终是一种权衡，当您构建软件时，您从不想要所有或没有循环展开。

作为最后一点，另一个非常相似的例子是-f(no-)inline-functions标志。我每天都在为编译器内联（或不是！）我的一些函数（使用inline关键字和__attribute__ ((noinline))使用GCC）进行内联，当我检查汇编代码时，我看到这个smartass当我想内联一个绝对太长的功能时，它仍然有时会做它想要的东西。大多数时候，这是正确的事情，我很高兴！

在GCC中循环展开行为

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