gcc 如何将总和从 1 优化到 100 到 5050

Question

我使用gcc -O3 -S a.c编译了 c 程序：

#include <stdio.h>

int main() {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i <= 100; i++) {
        sum += i;
    }
    printf("%d", sum);
}

生成的汇编代码如下：

    .section    __TEXT,__text,regular,pure_instructions
    .build_version macos, 10, 15    sdk_version 10, 15, 4
    .globl  _main                   ## -- Begin function main
    .p2align    4, 0x90
_main:                                  ## @main
    .cfi_startproc
## %bb.0:
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset %rbp, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register %rbp
    leaq    L_.str(%rip), %rdi
    movl    $5050, %esi             ## imm = 0x13BA
    xorl    %eax, %eax
    callq   _printf
    xorl    %eax, %eax
    popq    %rbp
    retq
    .cfi_endproc
                                        ## -- End function
    .section    __TEXT,__cstring,cstring_literals
L_.str:                                 ## @.str
    .asciz  "%d"

.subsections_via_symbols

好像 GCC 运行代码并注意到循环时间已确定，并且 GCC 用结果 5050 替换了整个计算。

movl $5050, %esi

gcc是怎么做这种优化的？ 这种优化的学术名称是什么？

Answer 1

我试图找到特定的标志，但没有运气。 我能够仅使用-O1重现您的结果，因此我之后所做的就是手动添加所有由-O1启用的标志。 但是当我这样做时，我无法重现结果。

并且可以在文档中阅读

并非所有优化都直接由标志控制。 本节仅列出具有标志的优化。

所以我假设这是由-O1添加的没有标志的东西完成的。

这是我尝试过的：

$ gcc -fauto-inc-dec  -fbranch-count-reg  -fcombine-stack-adjustments \
-fcompare-elim  -fcprop-registers  -fdce  -fdefer-pop  -fdelayed-branch  -fdse  \
-fforward-propagate  -fguess-branch-probability  -fif-conversion \
-fif-conversion2  -finline-functions-called-once  -fipa-profile  \
-fipa-pure-const  -fipa-reference  -fipa-reference-addressable \
-fmerge-constants  -fmove-loop-invariants  -fomit-frame-pointer \
-freorder-blocks  -fshrink-wrap  -fshrink-wrap-separate  -fsplit-wide-types  \
-fssa-backprop  -fssa-phiopt  -ftree-bit-ccp  -ftree-ccp  -ftree-ch \
-ftree-coalesce-vars  -ftree-copy-prop  -ftree-dce  -ftree-dominator-opts \
-ftree-dse  -ftree-forwprop  -ftree-fre  -ftree-phiprop  -ftree-pta \
-ftree-scev-cprop  -ftree-sink  -ftree-slsr  -ftree-sra  -ftree-ter \
-funit-at-a-time -S k.c 
cc1: warning: this target machine does not have delayed branches
$ grep "5050" k.s
$ gcc -O1 -S k.c
$ grep "5050" k.s
    movl    $5050, %esi
$ 

Answer 2

来自https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.5.2/gcc/Optimize-Options.html中的参考，循环展开 ( -funroll-loops ) 和 RTL 上的前向传播门 ( -fforward-propagate )启用优化级别-O ， -O2 ， -O3 ， -Os 。

您可以尝试添加-funroll-loops和-fforward-propagate来确认吗？