【问题标题】：Does optimization change the behavior of casts?优化会改变强制转换的行为吗？
【发布时间】：2015-05-10 19:02:30
【问题描述】：

我正在使用小型 UART 设备，并且经常需要切换其运行的波特率。
基本上整个设置归结为

#define FOSC 2000000
#define BAUD 9600

uint8_t rate = (uint8_t) ((FOSC / (16.0 * BAUD)) - 1 + 0.5);

（其中 +0.5 用于对结果进行四舍五入。）

我目前正在使用 gcc 4.8.1 进行编译，-O1。
编译器是否优化了整个演员表，还是我留下了演员表后跟一个常量？这会因不同的-O# 值而有所不同（-O0 除外）？ -Os （我最终可能必须编译）呢？

如果重要的话，我正在为Atmel AT90USB647（或datasheet [pdf]）开发。

【问题讨论】：

嗯？预处理只是字符串替换。它不处理语义级别的任何事情。
也就是说：你可以问uint8_t rate = (uint8_t) (2000000 / (16.0 * 9600)) - 1 + 0.5，把预处理器排除在外。
简短的回答，不过——这将成为 gcc4 上的编译时常量，甚至可能使用 -O0，但肯定会使用其他任何东西。
@user1320881，我猜 OP 认为强制转换操作有运行时成本？
用-S编译并查看汇编文件.s。

标签： c gcc gcc4

【解决方案1】：

极有可能在启用优化的情况下编译时，任何理智的编译器都会将整个表达式（包括强制转换）转换为常量。

但是，可以肯定的是，您需要查看编译器的汇编输出。

但是特别是 GCC 4.8.1 呢？

代码

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

#define FOSC 2000000
#define BAUD 9600

int main() {
    uint8_t rate = (uint8_t) (FOSC / (16.0 * BAUD)) - 1 + 0.5;
    printf("%u", rate);
}

生成的程序集部分带有`gcc -O1 red.c`

main:
.LFB11:
    .cfi_startproc
    subq    $8, %rsp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    movl    $12, %esi
    movl    $.LC0, %edi
    movl    $0, %eax
    call    printf

我们可以清楚地看到，gcc 已经为rate 预先计算了12 的值。

【讨论】：

问题被标记为gcc4，所以我们可以假设编译器。
我认为平台和硬件也很重要。 OP 很可能希望在嵌入式设备上运行此代码。
@Barracuda：生成的程序集可能不同，但持续传播优化过程适用于任何架构。
@BillLynch 我以前也这么认为，但我个人看到gcc 将未初始化的整数值优化到它们的最大值或0 在相同的代码中，它应该在ARM 处理器上运行。
@Barracuda：值等于的常数可能因int、long 和double 的大小而异。但这并不意味着编译器不会将其推送到常量。

【解决方案2】：

Atmel AVR 提供newlib C 库，它是一个简单的 ANSI C 库、数学库和板级支持包集合。您可以参考 ANSI C 规范来找出答案。特别是转换部分。

【讨论】：

【解决方案3】：

我会确保将速率写入 volatile 变量或指针。也许速率值计算得很好，但是当它被写入外围目的地时，它缺少 volatile 标记并且优化器不执行写入操作。

【讨论】：

但是特别是 GCC 4.8.1 呢？

代码

生成的程序集部分带有gcc -O1 red.c

生成的程序集部分带有`gcc -O1 red.c`