為什么編譯器不優化這種初始化？

Question

考慮以下C代碼：

extern void foo(int* ip);

void myfunc(void)
{
    int arr[15] = {0};
    for (int i=0; i<10; i++)
    {
        arr[i] = 42;
    }

    foo(arr);
}

我嘗試使用gcc和clang，使用-O3和-Os 。 在所有情況下，編譯的程序集在用42覆蓋其中10個之前寫入所有15個零。

我想可能只是沒有針對這個案例編寫優化，但對我來說這似乎是一個相當明顯和常見的情況。 有沒有阻止優化的東西？

我在x86-32 Linux上使用這些命令：

gcc -std=c99 -S -O3 hello.c
clang -std=c99 -S -O3 hello.c

Answer 1

這不是一個非常科學的解釋，而只是一種直覺（但是，我確實碰巧知道GCC的一些內部結構）。

為了可靠地進行所需的優化，編譯器必須管理子數組或切片 。 然后它變得非常復雜且容易出錯。 優化那么多的編譯器可能會占用大量內存（用於子數組的符號表示）和大量的編譯時間。 這通常不值得努力（最好在編譯器內部優化循環）。

順便說一下，GCC有一個插件框架和MELT擴展（MELT是一個擴展GCC的lispy域特定語言，我是MELT的主要作者）。 因此，您可以嘗試添加新的優化傳遞（通過MELT擴展或某些C ++插件）來完成工作。 你很快就會意識到你的傳遞要么非常具體，要么需要處理大量的GCC內部表示，並且很可能會破壞編譯時間和內存以獲得極少的收益。

請注意，GCC和Clang都巧妙地展開了兩個循環（這在很大程度上取決於性能）。

順便說一句， Frama-C （由同事開發的C程序的靜態分析器）值分析器似乎能夠推斷出關於你的arr良好屬性

因此，請隨意將該優化添加到GCC。 如果您不知道（或沒有時間 - 許多個月或幾年）如何添加它，請隨時向能夠根據您的需求增強GCC的公司或組織付款。 可能需要一百萬歐元（或美元）/ 3年的項目來完成有趣案例的優化工作。

^{如果您認真考慮花這么多錢，請通過電子郵件與我聯系。}

具有這種優化的編譯器需要一些啟發式來禁用它們（例如，如果arr是一個百萬個成員的數組，並且你編寫了一些Erasthothenes的篩子，編譯器努力保留所有子切片的聯合可能是不值得的。編譯時的復合索引）

順便說一句，你會接受一個20倍慢的優化編譯器（在編譯時更慢）獲得一個增益（在運行時可能只有一小部分），這在實踐中很少發生並且不是很重要嗎？ 最后，我不認為這是優化的常見情況 。 因人而異。

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