编译过程中琐碎的（没有效果的代码）代码什么时候会被删除？

Question

volatile int num = 0;
num = num + 10;

上面的C代码似乎在英特尔汇编中生成了以下代码：

mov DWORD PTR [rbp-4], 0
mov eax, DWORD PTR [rbp-4]
add eax, 10
mov DWORD PTR [rbp-4], eax

如果我把C代码改成

volatile int num = 0;
num = num + 0;

为什么编译器不会生成汇编代码：

mov DWORD PTR [rbp-4], 0
mov eax, DWORD PTR [rbp-4]
add eax, 0
mov DWORD PTR [rbp-4], eax

gcc7。2-O0省去了添加eax，0，但所有其他指令都是相同的（Godbolt）。

这种琐碎的代码在编译过程的哪一部分被删除。是否有任何编译器标志会使GCC编译器不进行此类优化。

Answer 1

根据C中的"as if"规则，实现可以自由地做任何它想做的事情，只要可观察到的行为符合标准。

... 一致性实现需要模拟（仅）抽象机器的可观察行为，如下所述。

这一规定有时被称为“好像”规则，因为实现可以自由地忽略本国际标准的任何要求，只要结果是好像要求已经得到遵守，只要可以从程序的可观察行为中确定。

例如，如果一个实际的实现可以推断出表达式的值没有被使用，并且没有产生影响程序可观察行为的副作用，那么它就不需要评估表达式的一部分。

至于如何控制gcc，我的第一个建议是使用-O0标志关闭所有优化。通过使用各种-f，您可以获得更精细的控制

Answer 2

clang将在-O0处发出add eax，0，但gcc、ICC和MSVC都不会。见下文。

gcc-O0并不意味着"没有优化"，gcc没有一个"braincad字面翻译"模式，它试图将每个C表达式的每个组件直接音译成一个ash指令。

GCC的-O0并不打算完全不优化。它的目的是“快速编译”，并使调试产生预期的结果（即使使用调试器修改C变量，或跳转到函数中的另一行）。因此，它会溢出/重新加载每个C语句周围的所有内容，假设在此类块之前停止的调试器可以异步修改内存。（关于结果的有趣例子，以及更详细的解释：为什么整数除以-1（负1）会导致FPE？）

对于gcc-O0来说，编写速度更慢的代码的需求并不大（例如，忘记了0是加法标识），所以还没有人为此实现一个选项。如果这种行为是可选的，它甚至可能会使gcc变慢。（或者可能有这样一个选项，但默认情况下，即使在-O0，它也是开启的，因为它速度快，不会影响调试，而且很有用。通常人们喜欢他们的调试版本运行得足够快，可以使用，尤其是对于大型或实时项目。）

正如@Basile Starynkevitch在《禁用GCC中的所有优化选项》中解释的那样，在制作可执行文件的过程中，gcc总是通过其内部表示进行转换。仅仅这样做就会导致某些类型的优化。

例如，即使在-O0中，gcc的除以常数算法使用定点乘法逆或移位（对于2的幂）来代替idv指令，但是clang-O0将使用idv来表示x/=2。

在这种情况下，Clang的-O0优化程度也低于gcc：

void foo(void) {
    volatile int num = 0;
    num = num + 0;
}

x86-64的锁紧螺栓上的asm输出

    push    rbp
    mov     rbp, rsp

    # your asm block from the question, but with 0 instead of 10
    mov     dword ptr [rbp - 4], 0
    mov     eax, dword ptr [rbp - 4]
    add     eax, 0
    mov     dword ptr [rbp - 4], eax

    pop     rbp
    ret

正如您所说，gcc去掉了无用的addeax，0。ICC17多次存储/重新加载。在调试模式下，MSVC通常非常直白，但即使它也避免发出addeax，0。

Clang也是Godbolt上4个x86编译器中唯一一个将idiv用于返回x/2的编译器 。其他的都是SAR CMOV或其他实现C符号除法语义的工具。