Gcc优化问题：unsigned mod vs if branch答案

【问题标题】：Gcc optimization question: unsigned mod vs if branchGcc优化问题：unsigned mod vs if branch
【发布时间】：2018-12-13 18:26:47
【问题描述】：

我有一个在实时微控制器程序 (ARM Cortex-M) 中经常调用的函数（每秒至少 40,000 次），它基本上将计数器保持在缓冲区的长度内，这不是二的幂。

所以我可以选择以下两个选项之一：

extern uint32_t x;

void increment_MOD(void)
{
    x = (x + 1) % 100;
}

或

void increment_IF(void)
{
    uint32_t tmp = x + 1;
    if (tmp >= 100)
        tmp = 0;
    x = tmp;
}

除非我错了，否则这两个在功能上似乎是相同的，所以：

GCC 将其中一个优化为更快的形式（无论是哪个）是不正确的吗？

看起来“if”版本仍然会更快，除非管道/分支错误预测是一个问题（但 ARM Cortex-M cpus 没有大型管道 AFAIK）。

// it's nice to see that % is implemented
// using multiplication and shifts

increment_MOD:
    ldr r1, .L2
    ldr r3, .L2+4
    ldr r2, [r1]
    add r2, r2, #1
    umull r0, r3, r2, r3
    lsr r3, r3, #5
    add r3, r3, r3, lsl #2
    add r3, r3, r3, lsl #2
    sub r3, r2, r3, lsl #2
    str r3, [r1]
    bx lr
.L2:
   .word x
   .word 1374389535

// this is the IF variant

increment_IF:
    ldr r2, .L6
    ldr r3, [r2]
    add r3, r3, #1
    cmp r3, #99
    movhi r3, #0
    str r3, [r2]
    bx lr
.L6:
    .word x

【问题讨论】：

理论上这将是一个有效的 as-if 规则优化，但我不希望编译器实现它。
请注意，您可以使用自己的GCC plugin 将自己的优化传递添加到 GCC。但这需要付出很多努力。

标签： gcc compiler-optimization modulo

【解决方案1】：

优化无效，因为编译器无法从代码中知道x 在输入函数时永远不会>99。如果函数是用x=100 输入的，那么在函数increment_IF 的出口用if 分支x=0，而对于mod 变体increment_MOD，你会得到x=1。

【讨论】：