关于gcc编译x86_64代码和C代码优化

Question

我编译了以下C代码：

typedef struct {
    long x, y, z;
} Foo;

long Bar(Foo *f, long i)
{
    return f[i].x + f[i].y + f[i].z;
}

使用命令 gcc -S -O3 测试.下面是输出中的 Bar 函数：

    .section    __TEXT,__text,regular,pure_instructions
    .globl  _Bar
    .align  4, 0x90
_Bar:
Leh_func_begin1:
    pushq   %rbp
Ltmp0:
    movq    %rsp, %rbp
Ltmp1:
    leaq    (%rsi,%rsi,2), %rcx
    movq    8(%rdi,%rcx,8), %rax
    addq    (%rdi,%rcx,8), %rax
    addq    16(%rdi,%rcx,8), %rax
    popq    %rbp
    ret
Leh_func_end1:

我有几个关于这个汇编代码的问题：

>

如果函数体中既没有使用rbp也没有使用rbprsp，那么"pushq%rbp"，"movq%rsp"和"popq%rbp"的目的是什么？

为什么rsi和rdi自动包含C函数的参数（分别为i和f）而不从堆栈中读取它们？

我尝试将Foo的大小增加到88字节（11longs），leaq指令变成了imulq。将我的结构设计为“圆形”大小以避免乘法指令（以优化数组访问）是否有意义？leaq指令被替换为：

imulq   $88, %rsi, %rcx

Answer 1

3. I tried increasing the size of Foo to 88 bytes (11 longs) and the leaq instruction became an imulq. Would it make sense to design my structs to have "rounder" sizes to avoid the multiply instructions (in order to optimize array access)?

leaq调用(本质上和在本cae中)计算k*a b，其中“k”是1、2、4或8，“a”和“b”是寄存器。如果“a”和“b”相同，它可以用于1、2、3、4、5、8和9长的结构。

更大的结构，如16 long，可以通过计算“k”和加倍的偏移量来优化，但我不知道这是否是编译器实际会做的；你必须测试。

Answer 2

匿名用户

1. 如果函数体中没有使用rbp或rsp，那么pushq%rbp、movq%rsp、%rbp和popq%rbp的用途是什么

使用调试器时跟踪帧。添加< code >-fomit-frame-pointer 进行优化(注意，它应该在< code>-O3上启用，但在我使用的许多< code>gcc版本中它没有启用)。

Answer 3

>

该函数只是用这些指令构建自己的堆栈框架。它们没有什么特别的。但是，您应该注意，由于这个函数的大小很小，它在代码中使用时可能会内联。但是，编译器总是需要生成函数的“普通”版本。另外，@ouah在他的回答中说。

这是因为 AMD64 ABI 就是这样指定应将参数传递给函数的方式。

如果类别是整数，则使用序列为%rdi，%rsi，%rdx，%rcx，%r8和%r9的下一个可用寄存器。

第 20 页，AMD64 ABI 草案 0.99.5 – 2010 年 9 月 3 日

这与结构大小没有直接关系，而是函数必须访问的绝对地址。如果结构的大小为24个字节，f是包含结构的数组的地址， i是必须访问数组的索引，则每个结构的字节偏移量为 i*24。在这种情况下，乘以24是通过 lea和SIB寻址的组合实现的。第一条 lea指令简单地计算 i*3，然后每个后续指令使用该 8（%rdi，%rcx，8）和 16（%rdi，%rcx，8））。如果将结构的大小设为88个字节，那么将lea和任何类型的寻址结合起来，根本无法快速完成这一任务。编译器只是假设一个简单的imull比一系列移位、加法、leas或其他任何方法在计算 时更有效。