函数返回值优化？

Question

我正在编写自己的编程语言，由于各种原因，它编译为C。（其中之一是我对汇编知之甚少）。

我有一个关于编译器（例如GCC或Clang）如何优化从函数返回值的问题。假设我有这样的代码：

int FUNC()
{
    int A = 3;
    return A;
}

int main()
{
    int B = FUNC();
}

我的理解是，您可能希望变量A在从FUNC返回时复制到B（如果A和B是结构，这可能会很昂贵）。编译器会认识到在这种情况下，B可以指向a所在的位置，而不需要拷贝吗？

如果main（）看起来像这样：怎么办？

int main()
{
    int C;
    C = FUNC();
}

谢谢大家！

Answer 1

好的编译器超越了您建议的优化。带有-O3的Apple Clang 11将您的main例程编译为：

_main:
    pushq   %rbp
    movq    %rsp, %rbp
    xorl    %eax, %eax
    popq    %rbp
    retq

因此，编译器已经超越了您合并A和B的建议;它已经完全删除了它们。

如果我们包括<代码>

_main:
    pushq   %rbp
    movq    %rsp, %rbp
    leaq    L_.str(%rip), %rdi
    movl    $3, %esi
    xorl    %eax, %eax
    callq   _printf
    xorl    %eax, %eax
    popq    %rbp
    retq

现在A和B没有被完全删除，但它们在指令中被简化为一个直接常数。

Answer 2

匿名用户

一般来说，可以自由地写这样的东西：

int tmp = a + b;
int c = tmp;

< code>tmp将得到优化。

首先，您的函数将得到类似的优化，不分配< code>A,而只返回3，从只读存储器中取出(与机器码一起内联)。

函数内联的工作方式也类似，在这种情况下，整个函数调用将被替换为3。

现在如果我们添加一个类似打印的副作用，< code>printf("%d "，B)；中，您的整个代码被优化为汇编程序，就像这个“伪代码汇编程序”一样:

• 将3移动到寄存器x
• 将字符串文字“%d”的地址移动到寄存器y
• 调用printf（x， y）

在实际的x86 asm中，这将类似于：

mov     esi, 3
mov     edi, OFFSET FLAT:.LC0
call    printf

变量 A B 和函数都进行了优化。

Answer 3

基本上有两种情况。（1）返回值是结构以外的东西，（2）返回值是结构。

对于第(1)种情况，返回值通常在寄存器中——它过去总是为r0，或者在浮点返回的情况下可能为f0，或者在< code>long int返回的情况下可能为r0 r1。

在这种情况下，当你有一些像

int a()
{
    return 3;
}

int b()
{
    return a();
}

编译器基本上将b（）编译为调用函数a的代码，仅此而已。函数a在值函数返回的寄存器int-中返回其值，而这正是函数b返回它所需的位置，因此无需其他操作；该值已经位于它所属的位置。因此，至少在这种情况下，不需要额外的复制。

（这也可能导致看似“错误”的代码无论如何都可以工作的情况，因此这个常见问题：函数返回值而没有返回语句？。）

但是，在函数main中，您执行了int B=B（）'s位置的“副本”。（尽管现在，智能编译器可能会记住“目前，r0是B”。）

另一方面，对于结构（即情况 2），特别是对于大型结构，编译器通常会传递一个额外的隐藏参数，该参数是指向调用方中返回值应位于的位置的指针。也就是说，如果您有

struct largestruct bb();

int main()
{
    struct largestruct B;
    B = bb();
}

它或多或少会被编译，就像你写的一样

void bb(struct largestruct *);

int main()
{
    struct largestruct B;
    bb(&B);
}

所以如果你有

extern struct largestruct aa();

struct largestruct bb()
{
    return aa();
}

它可能会像编写一样编译

extern void aa(struct largestruct *);

void bb(struct largestruct *__retp)
{
    aa(__retp);
}

而且，同样，“指针指向正确的位置，并且不需要副本”或多或少是正确的。