为什么 GCC 聚合初始化数组首先用零填充整个事物，包括非零元素？

Question

为什么 gcc 用零填充整个数组，而不是只填充剩余的 96 个整数？非零初始化器都在数组的开头。

void *sink;
void bar() {
    int a[100]{1,2,3,4};
    sink = a;             // a escapes the function
    asm("":::"memory");   // and compiler memory barrier
    // forces the compiler to materialize a[] in memory instead of optimizing away
}

MinGW8.1 和 gcc9.2 都制作这样的 asm (Godbolt compiler explorer)。

# gcc9.2 -O3 -m32 -mno-sse
bar():
    push    edi                       # save call-preserved EDI which rep stos uses
    xor     eax, eax                  # eax=0
    mov     ecx, 100                  # repeat-count = 100
    sub     esp, 400                  # reserve 400 bytes on the stack
    mov     edi, esp                  # dst for rep stos
        mov     DWORD PTR sink, esp       # sink = a
    rep stosd                         # memset(a, 0, 400) 

    mov     DWORD PTR [esp], 1        # then store the non-zero initializers
    mov     DWORD PTR [esp+4], 2      # over the zeroed part of the array
    mov     DWORD PTR [esp+8], 3
    mov     DWORD PTR [esp+12], 4
 # memory barrier empty asm statement is here.

    add     esp, 400                  # cleanup the stack
    pop     edi                       # and restore caller's EDI
    ret

（启用 SSE 后，它将使用 movdqa 加载/存储复制所有 4 个初始化程序）

为什么 GCC 不像 Clang 那样只对最后 96 个元素执行 lea edi, [esp+16] 和 memset（使用 rep stosd）？ 这是一个错过的优化，还是以某种方式更有效这样做？ （Clang 实际上调用memset 而不是内联rep stos）

---

编者注：该问题最初具有未优化的编译器输出，其工作方式相同，但-O0 的低效代码并不能证明任何事情。但事实证明，即使在-O3，GCC 也错过了这种优化。

将指向a 的指针传递给非内联函数将是强制编译器实现a[] 的另一种方法，但在32 位代码中会导致asm 非常混乱。 （堆栈参数导致推送，它与存储混合到堆栈中以初始化数组。）

使用volatile a[100]{1,2,3,4} 让GCC 创建然后复制 数组，这太疯狂了。通常volatile 非常适合查看编译器如何初始化局部变量或将它们放置在堆栈上。

Answer 1

理论上你的初始化可能是这样的：

int a[100] = {
  [3] = 1,
  [5] = 42,
  [88] = 1,
};

因此，首先将整个内存块清零，然后设置单独的值，在缓存和可优化性方面可能更有效。

可能是行为改变取决于：

• 目标架构
• 目标操作系统
• 数组长度
• 初始化比率（显式初始化值/长度）
• 初始化值的位置

当然，在您的情况下，初始化在数组的开头被压缩，优化将是微不足道的。

所以看起来 gcc 在这里做的是最通用的方法。看起来缺少优化。