C 编译器可以/是否优化内联函数中的地址？答案

【问题标题】：Can/do C compilers optimize out adress-of in inline functions?C 编译器可以/是否优化内联函数中的地址？
【发布时间】：2011-04-05 05:43:02
【问题描述】：

假设我有以下代码：

int f() {
  int foo = 0;
  int bar = 0;

  foo++;
  bar++;

  // many more repeated operations in actual code
  foo++;
  bar++;

  return foo+bar;
}

将重复的代码抽象成一个单独的函数，我们得到

static void change_locals(int *foo_p, int *bar_p) {
  *foo_p++;
  *bar_p++;
}

int f() {
  int foo = 0;
  int bar = 0;

  change_locals(&foo, &bar);
  change_locals(&foo, &bar);

  return foo+bar;
}

我希望编译器内联change_locals 函数，并将生成的代码中的*(&foo)++ 等内容优化为foo++。

如果我没记错的话，获取局部变量的地址通常会阻止一些优化（例如，它不能存储在寄存器中），但是当没有对地址进行指针运算并且它不会从功能？对于更大的change_locals，如果将其声明为inline（MSVC 中的__inline）会有所不同吗？

我对 GCC 和 MSVC 编译器的行为特别感兴趣。

【问题讨论】：

最好的办法是尝试检查发出的程序集。

标签： c micro-optimization

【解决方案1】：

inline（及其所有表亲_inline、__inline...）被 gcc 忽略。它可能内联任何它认为是优势的东西，但在较低的优化级别除外。

gcc -O3 for x86的代码过程是：

        .text
        .p2align 4,,15
.globl f
        .type   f, @function
f:
        pushl   %ebp
        xorl    %eax, %eax
        movl    %esp, %ebp
        popl    %ebp
        ret
        .ident  "GCC: (GNU) 4.4.4 20100630 (Red Hat 4.4.4-10)"

它返回零，因为 *ptr++ 没有按照你的想法做。将增量更正为：

    (*foo_p)++;
    (*bar_p)++;

结果

        .text
        .p2align 4,,15
.globl f
        .type   f, @function
f:
        pushl   %ebp
        movl    $4, %eax
        movl    %esp, %ebp
        popl    %ebp
        ret

所以它直接返回 4。它不仅将它们内联，而且优化了计算。

vs 2005 中的 Vc++ 提供了类似的代码，但它也为 change_locals() 创建了无法访问的代码。我用的是命令行

/O2 /FD /EHsc /MD /FA /c /TP

【讨论】：

【解决方案2】：

如果我没记错的话，局部变量的地址通常防止一些优化（例如它不能存储在寄存器中），但是没有指针时是否适用算术是对地址和它没有从函数中逃脱？

一般的答案是，如果编译器可以确保没有其他人会在背后更改一个值，那么它可以安全地放在寄存器中。

把这想象成编译器首先执行内联，然后将所有这些*&foo（内联的结果）转换为简单的foo，然后再决定它们是否应该放在堆栈上的内存中的寄存器中。

有了更大的change_locals，会不会如果它被宣布，就会有所作为内联（MSVC 中的 __inline）？

同样，一般来说，编译器是否决定内联某些内容是使用启发式完成的。如果您明确指定要内联某些内容，编译器可能会将其纳入其决策过程。

【讨论】：

【解决方案3】：

我已经使用这个测试了 gcc 4.5、MSC 和 IntelC：

#include <stdio.h>

void change_locals(int *foo_p, int *bar_p) {
  (*foo_p)++;
  (*bar_p)++;
}

int main() {
  int foo = printf("");
  int bar = printf("");

  change_locals(&foo, &bar);
  change_locals(&foo, &bar);

  printf( "%i\n", foo+bar );
}

他们都内联/优化了 foo+bar 的值，但也做了为 change_locals() 生成代码（但没有使用它）。

不幸的是，仍然不能保证他们会这样做任何一种这样的“局部函数”。

gcc:

__Z13change_localsPiS_:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    movl    8(%ebp), %edx
    movl    12(%ebp), %eax
    incl    (%edx)
    incl    (%eax)
    leave
    ret

_main:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    andl    $-16, %esp
    pushl   %ebx
    subl    $28, %esp
    call    ___main
    movl    $LC0, (%esp)
    call    _printf
    movl    %eax, %ebx
    movl    $LC0, (%esp)
    call    _printf
    leal    4(%ebx,%eax), %eax
    movl    %eax, 4(%esp)
    movl    $LC1, (%esp)
    call    _printf
    xorl    %eax, %eax
    addl    $28, %esp
    popl    %ebx
    leave
    ret

【讨论】：