没有执行循环分裂/不变优化，为什么？

Question

我正在尝试了解更多关于程序集的信息，以及编译器可以做什么和不能做什么优化。

我有一段测试代码，对此我有一些问题。

在此处查看其实际操作：https://godbolt.org/z/pRztTT，或检查下面的代码和程序集。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
        for (int j = 0; j < 100; j++) {
                if (argc == 2 && argv[1][0] == '5') {
                        printf("yes\n");
                }
                else {
                        printf("no\n");
                }
        }

        return 0;
}

GCC 10.1 生产的 -O3 组件：

.LC0:
        .string "no"
.LC1:
        .string "yes"
main:
        push    rbp
        mov     rbp, rsi
        push    rbx
        mov     ebx, 100
        sub     rsp, 8
        cmp     edi, 2
        je      .L2
        jmp     .L3
.L5:
        mov     edi, OFFSET FLAT:.LC0
        call    puts
        sub     ebx, 1
        je      .L4
.L2:
        mov     rax, QWORD PTR [rbp+8]
        cmp     BYTE PTR [rax], 53
        jne     .L5
        mov     edi, OFFSET FLAT:.LC1
        call    puts
        sub     ebx, 1
        jne     .L2
.L4:
        add     rsp, 8
        xor     eax, eax
        pop     rbx
        pop     rbp
        ret
.L3:
        mov     edi, OFFSET FLAT:.LC0
        call    puts
        sub     ebx, 1
        je      .L4
        mov     edi, OFFSET FLAT:.LC0
        call    puts
        sub     ebx, 1
        jne     .L3
        jmp     .L4

GCC似乎产生了两个版本的循环：一个具有argv[1][0]=='5'条件但没有argc==2条件，另一个没有任何条件。

我的问题：

• 是什么阻止了海湾合作委员会分裂出全部条件？它与这个问题类似，但代码没有机会在这里获得指向argv的指针。
• 在没有任何条件的循环中（L3在组装中），为什么循环体是重复的？这是为了减少跳跃次数，同时仍然适合某种缓存吗？

Answer 1

GCC不知道< code>printf不会修改< code>argv指向的内存，所以它不能将检查抛出循环。

argc是一个局部变量（不能被任何指针全局变量指向），因此它知道调用不透明函数不能修改它。证明局部变量是真正私有的是Escape Analysis的一部分。

OP通过首先将argv[1][0]复制到本地char变量中来测试这一点：这让GCC将完整条件从循环中提升出来。

在实践中，argv[1]不会指向打印f可以修改的内存。但是我们只知道，因为printf是一个C标准库函数，我们假设main只是由CRT启动代码用实际的命令行args调用的。不是通过此程序中传递其自身参数的其他函数。在C中（与C不同），main是重入的，可以从程序中调用。

此外，在GNU C中，printf可以在其中注册自定义格式字符串处理函数。尽管在这种情况下，编译器内置的printf查看格式字符串并将其优化为put调用。

因此，printf已经部分特殊，但我不认为GCC会费心去寻找基于它的优化，而不是修改任何其他全局可访问的内存。使用自定义 stdio 输出缓冲区，这甚至可能不是真的。打印速度很慢;节省一些溢出/重新加载它周围通常没什么大不了的。

(理论上)将puts()和main()一起编译会让编译器看到puts()没有触及argv并完全优化循环吗？

是的，例如，如果您编写了自己的write函数，该函数在系统调用instruction周围使用内联asm语句（使用仅内存输入的操作数以确保安全，同时避免 撞击），那么它可以内联，并假设 argv[1]。

或者在没有内联的情况下进行过程间优化。

Re： 展开：这很奇怪，默认情况下，GCC 在 -O3 处不启用 -funroll-循环，而只使用 -O3 -f轮廓使用。或者，如果手动启用。