Question

我有一个非常简单的c程序，它将数组A中的所有元素复制回数组A.例如，

double *A;
A = (double*)malloc(sizeof(double)*SIZE);
for( i = 0; i < SIZE; i++) {
  A[i] = A[i];
}

我期待编译器优化它并最终变成noop。但是，通过测量此循环的运行时并查看汇编代码，似乎该元素确实从内存加载到寄存器中，然后存储回相同的内存位置。我启用了-O3。任何人都可以向我解释为什么c编译器不优化它？或者我在这里遗漏了什么？

非常感谢。

Answer 1

从硬件角度来看，加载和保存双精度并非无操作;如果它是IEEE double的几个陷阱表示之一，它的位值可能会改变。

例如，如果将NaN加载到寄存器中，它将被写为规范的NaN值，该值可能不是相同的按位值。

Answer 2

我的gcc（版本4.6.1）优化了它

$ cat 7680489.c

#include <stdlib.h>

#define SIZE 100

int main(void) {
  double *a;
  size_t i;

  a = calloc(SIZE, sizeof *a); /* initialize elements */
  for (i = 0; i < SIZE; i++) a[i] = a[i];
  free(a);

  return 0;
}

$ gcc -std=c89 -O3 -S 7680489.c
$ cat 7680489.s

        .file   "7680489.c"
        .section        .text.startup,"ax",@progbits
        .p2align 4,,15
        .globl  main
        .type   main, @function
main:
.LFB3:
        .cfi_startproc
        subq    $8, %rsp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        movl    $8, %esi
        movl    $100, %edi
        call    calloc
        movq    %rax, %rdi
        call    free
        xorl    %eax, %eax
        addq    $8, %rsp
        .cfi_def_cfa_offset 8
        ret
        .cfi_endproc
.LFE3:
        .size   main, .-main
        .ident  "GCC: (Debian 4.6.1-4) 4.6.1"
        .section        .note.GNU-stack,"",@progbits

我看不到循环。使用malloc而不是calloc时，程序集输出非常相似。我切换到calloc以避免使用具有不确定值的对象（感谢R ..）。

Answer 3

为了优化循环，编译器必须识别几件事：

加载/存储不会导致数据修改（例如，由于浮点NaN转换）
两个阵列地址相同
两个数组索引表达式相同
在考虑地址和索引之后，加载＆amp;商店不重叠但完全一致。
商店不会“踩”其他商店的结果，也不会“暂停”尚未加载的商品。
加载/存储不会导致存储故障。这反过来要求编译器认识到存储来自malloc，并且循环不会在分配结束之后进行索引。
循环将以有限的迭代次数终止
可能还有其他几个我没想到的

请记住，优化旨在消除“正常”冗余，而不是消除“课堂示例”。

Answer 4

编译器没有做任何实际的思考它只能优化与预先设定的模式匹配的东西。

即。如果代码与已经预编程到编译器中的已知无操作模式不匹配，则不会被消除。

通过加入A[i] = A[i]，您更改的模式足以与empty loop pattern

不匹配

Answer 5

这里的问题是你正在使用指针。

编译器很难优化指针，因为它可以假设指针可以读/写内存中的任何位置。

转而更改为[]数组运算符，然后重试。你应该看到你期望的优化

Answer 6

作为一般的信息，编译器在优化方面遇到的两个最大的问题是循环和指针，你的示例处理两者。编译器知道值在循环中经常变化，因此在优化它们时它们非常保守。此外，A是一个指针，编译器知道指针可能因各种因素而发生变化，因此在更改指针时会退回。这就是编译器在您的示例中遇到问题的原因。

Answer 7

此代码具有未定义的行为（使用具有不确定值的对象），那么为什么您对它的作用有任何期望？

为什么这个循环没有优化？

7 个答案: