Question

我有一系列POD结构，我试图在一个字段中求和。这是一个最小的例子：

struct Item
{
    int x = 0;
    int y = 0;
};

typedef Item Items[2];

struct ItemArray
{
    Items items;

    int sum_x1() const;
    int sum_x2() const;
};

int ItemArray::sum_x1() const
{
    int total = 0;
    for (unsigned ii = 0; ii < 2; ++ii)
    {
        total += items[ii].x;
    }
    return total;
}

int ItemArray::sum_x2() const
{
    int total = 0;
    for (const Item& item : items)
    {
        total += item.x;
    }
    return total;
}

两个sum函数做同样的事情。 Clang以相同的方式编译它们。但是x86_64上带有-O3的GCC 6却没有。这是sum_x1()，看起来不错：

  mov eax, DWORD PTR [rdi+8]
  add eax, DWORD PTR [rdi]
  ret

现在看看sum_x2()：

  lea rdx, [rdi+16]
  lea rcx, [rdi+8]
  xor eax, eax
  add eax, DWORD PTR [rdi]
  cmp rdx, rcx
  je .L12
  lea rcx, [rdi+16]
  add eax, DWORD PTR [rdi+8]
  cmp rdx, rcx
  je .L2
  lea rcx, [rdi+24]
  add eax, DWORD PTR [rdi+16]
  cmp rdx, rcx
  je .L2
  lea rcx, [rdi+32]
  add eax, DWORD PTR [rdi+24]
  cmp rdx, rcx
  je .L2
  lea rcx, [rdi+40]
  add eax, DWORD PTR [rdi+32]
  cmp rdx, rcx
  je .L2
  lea rcx, [rdi+48]
  add eax, DWORD PTR [rdi+40]
  cmp rdx, rcx
  je .L2
  lea rcx, [rdi+56]
  add eax, DWORD PTR [rdi+48]
  cmp rdx, rcx
  je .L2
  lea rcx, [rdi+64]
  add eax, DWORD PTR [rdi+56]
  cmp rdx, rcx
  je .L2
  lea rcx, [rdi+72]
  add eax, DWORD PTR [rdi+64]
  cmp rdx, rcx
  je .L2
  add eax, DWORD PTR [rdi+72]
  ret
.L2:
  rep ret
.L12:
  rep ret

当循环长度固定为2时，为什么GCC会发出一个可变长度的展开循环，最多可达10？它只在成员函数中执行此操作 - 使sum_x2自由函数修复它。

ICC也非常奇怪地优化sum_x2()，尽管生成的代码完全不同。与GCC不同，sum_x2()是成员函数还是自由函数并不重要 - 两者都不好。

我正在使用GCC 6，但是所有版本的GCC似乎都遇到了此代码的问题。添加-march=haswell会使情况变得更糟，在大小为2的数组中添加最多15个元素的迭代.GCC 5和7生成更复杂的代码，添加SIMD指令。

我想确定此问题的确切原因，以便我可以在我的代码中找到并修复类似事件。了解在GCC 6中触发此行为的原因将非常有用。我的代码中有很多基于范围的for循环，我对删除它们的前景并不太兴奋，但如果GCC无法生成合理的代码，我将别无选择。

试一试：https://godbolt.org/g/9GK4jy

更多相关的疯狂：https://godbolt.org/g/BGYggD（最佳代码是3条指令; GCC 6产生8条指令; GCC 7产生130条指令）

Answer 1

正如理查德·比纳在我的bug report中所描述的，问题似乎是版本8之前的GCC未能理解类或结构的字段受到相同的优化（例如，常量循环计数）作为常规变量。因此，它会发出各种奇特的代码，以便在容器是成员变量的情况下，即使在编译时已知，也可以最佳地循环未知次数。

我理解它的方式，这个bug可能会影响野外的相当多的代码 - 例如。成员小数组是C ++ 11基于范围的循环的主题。

感谢Richard Biener的及时解决方案（针对GCC 8）。

GCC优化基于固定范围的for循环，就好像它具有更长，可变长度一样

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