编译器可以优化这段代码吗？答案

【问题标题】：Can the compiler optimize this snippet of code?编译器可以优化这段代码吗？
【发布时间】：2014-08-09 12:32:10
【问题描述】：

考虑下面的sn-p代码：

for(i = 0; i<10; i++)
{
    int n = a[i];//first loop statement

    //other statements
}

显然，编译器不会将第一条语句提升出循环。但是编译器只能在循环上方提升 n 的声明吗？换句话说，编译器是否也可以优化上述代码：

int n;

for(i = 0; i < 10; i++)
{
    n = a[i];//first loop statement
}

【问题讨论】：

关心提供更多你关心的细节？
您真的认为构建编译器的团队看不到一个立即想到的技巧吗？
当然你假设声明会产生任何代码。请记住，提升适用于可执行代码。如果一个构造是不可执行的，那么就没有什么可以提升的了。 C/C++ 中的 int 变量声明本身通常导致零可执行代码。另外，您的问题太宽泛了，没有具体说明它适用于哪种语言，因为在某些语言中，声明可能必须做一些事情。

标签： optimization compiler-construction

【解决方案1】：

实际上，大多数编译器即使在-O0 也会这样做：

~ $ cat t.c
volatile int v;

int a[10];

void f(void)
{
  int n;
  int i;
  for(i = 0; i < 10; i++) {

    n = a[i];
    v = n;
  }
}
~ $ clang -S -O0 t.c
~ $ cat t.s
…
_f:                                     ## @f
    .cfi_startproc
## BB#0:
    pushq   %rbp
Ltmp2:
    .cfi_def_cfa_offset 16
Ltmp3:
    .cfi_offset %rbp, -16
    movq    %rsp, %rbp
Ltmp4:
    .cfi_def_cfa_register %rbp
    movl    $0, -8(%rbp)
LBB0_1:                                 ## =>This Inner Loop Header: Depth=1
    cmpl    $10, -8(%rbp)
    jge LBB0_4
## BB#2:                                ##   in Loop: Header=BB0_1 Depth=1
    movq    _v@GOTPCREL(%rip), %rax
    movq    _a@GOTPCREL(%rip), %rcx
    movslq  -8(%rbp), %rdx
    movl    (%rcx,%rdx,4), %esi
    movl    %esi, -4(%rbp)
    movl    -4(%rbp), %esi
    movl    %esi, (%rax)
## BB#3:                                ##   in Loop: Header=BB0_1 Depth=1
    movl    -8(%rbp), %eax
    addl    $1, %eax
    movl    %eax, -8(%rbp)
    jmp LBB0_1
LBB0_4:
    popq    %rbp
    ret
…
~ $

请注意，上面的循环主体内没有任何指令可以保留n。相反，相同的堆栈槽-4(%rbp) 被无缝重用。如果我用最轻微的优化进行编译，甚至不会有n 的堆栈槽：一个寄存器足以在它所拥有的短时间内保存它的值：

~ $ clang -S -O1 t.c
~ $ cat t.s
…
_f:                                     ## @f
    .cfi_startproc
## BB#0:
    pushq   %rbp
Ltmp2:
    .cfi_def_cfa_offset 16
Ltmp3:
    .cfi_offset %rbp, -16
    movq    %rsp, %rbp
Ltmp4:
    .cfi_def_cfa_register %rbp
    xorl    %eax, %eax
    movq    _a@GOTPCREL(%rip), %rcx
    movq    _v@GOTPCREL(%rip), %rdx
    .align  4, 0x90
LBB0_1:                                 ## =>This Inner Loop Header: Depth=1
    movl    (%rcx,%rax,4), %esi
    movl    %esi, (%rdx)
    incq    %rax
    cmpq    $10, %rax
    jne LBB0_1
## BB#2:
    popq    %rbp
    ret

在这个新编译的版本中，%esi 是n。

编译器实现“在循环外提升变量声明”优化的方式，即使是在最低级别的优化，也是通过将所有块范围自动变量的声明提升到函数范围。绝对没有什么。此外，如果对目标语言有最少的了解，那么关于编译器优化的讨论也没有多大意义，在目标语言中，变量声明不需要产生任何代码。

【讨论】：