为什么 gcc 会创建冗余的汇编代码？答案

【问题标题】：Why does gcc create redundant assembly code?为什么 gcc 会创建冗余的汇编代码？
【发布时间】：2012-05-26 15:22:08
【问题描述】：

我想研究某些 C/C++ 功能是如何转换为程序集的，我创建了以下文件：

struct foo {
    int x;
    char y[0];
};

char *bar(struct foo *f)
{
    return f->y;
}

然后我用gcc -S 编译了这个（也试过用g++ -S）但是当我查看汇编代码时，我很失望地发现bar 函数中有一个微不足道的冗余，我认为gcc 应该能够优化掉：

_bar:
Leh_func_begin1:
        pushq   %rbp
Ltmp0:
        movq    %rsp, %rbp
Ltmp1:
        movq    %rdi, -8(%rbp)
        movq    -8(%rbp), %rax
        movabsq $4, %rcx
        addq    %rcx, %rax
        movq    %rax, -24(%rbp)
        movq    -24(%rbp), %rax
        movq    %rax, -16(%rbp)
        movq    -16(%rbp), %rax
        popq    %rbp
        ret
Leh_func_end1:

除其他外，线条

        movq    %rax, -24(%rbp)
        movq    -24(%rbp), %rax
        movq    %rax, -16(%rbp)
        movq    -16(%rbp), %rax

似乎毫无意义的多余。 gcc（可能还有其他编译器）有什么理由不能/不优化这个吗？

【问题讨论】：

请使用 -O 开关运行 gcc 以启用标准优化。
您使用的是哪个版本的 gcc？

标签： c optimization gcc assembly compiler-construction

【解决方案1】：

我认为 gcc 应该可以优化掉。

来自gcc manual：

在没有任何优化选项的情况下，编译器的目标是降低编译成本并使调试产生预期的结果。

换句话说，除非您要求，否则它不会优化。当我使用-O3 标志打开优化时，gcc 4.4.6 会生成更高效的代码：

bar:
.LFB0:
        .cfi_startproc
        leaq    4(%rdi), %rax
        ret
        .cfi_endproc

更多详情，请参阅手册中的Options That Control Optimization。

【讨论】：

哦，我假设默认情况下会启用标准优化。为什么不呢？
@Matt：引用手册，“没有任何优化选项，编译器的目标是降低编译成本，使调试产生预期的结果。”
@Matt 因为实施者如此选择。除非你在这里从其中一个人那里得到答案，否则这是一个徒劳的问题。

【解决方案2】：

编译器在没有优化的情况下生成的代码通常是直接的逐条指令翻译，这些指令不是程序的指令，而是可能引入冗余的中间表示的指令。

如果您希望汇编没有此类冗余指令，请使用gcc -O -S

您所期望的优化称为peephole optimization。编译器通常有很多这些，因为与更多的全局优化不同，它们应用起来很便宜并且（通常）不会冒险使代码变得更糟——至少如果在编译结束时应用的话。

在this blog post 中，我提供了一个示例，当源代码中的整数类型是 64 位但只有结果的最低 32 位时，GCC 和 Clang 都可以生成更短的 32 位指令问题。

【讨论】：