为什么有些编译器优化if(a> 0)而不是if(*(&a)> 0)？

Question

假设我已在全球范围内宣布:

const int a =0x93191;

在主要功能中我有以下条件:

if(a>0)
    do_something

我注意到的一个尴尬是RVDS编译器将删除该if语句,并且目标文件中没有branch/jmp.

但如果我写:

if(*(&a)>0)
    do_something

if(cmp和branch)将在编译的目标文件中.

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相反,GCC 用(-O1或-O2或-O3)优化两者:

#include <stdio.h>
const a = 3333;

int main()
{
    if (a >333)
        printf("first\n");

return 0;
}

用-O3编译:

(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main:
0x0000000100000f10 <main+0>:    push   %rbp
0x0000000100000f11 <main+1>:    mov    %rsp,%rbp
0x0000000100000f14 <main+4>:    lea    0x3d(%rip),%rdi        # 0x100000f58
0x0000000100000f1b <main+11>:   callq  0x100000f2a <dyld_stub_puts>
0x0000000100000f20 <main+16>:   xor    %eax,%eax
0x0000000100000f22 <main+18>:   pop    %rbp
0x0000000100000f23 <main+19>:   retq   
End of assembler dump.

并为

#include <stdio.h>
const a = 3333;

int main()
{
        if (*(&a) >333)
                printf("first\n");

return 0;
}

会给:

(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main:
0x0000000100000f10 <main+0>:    push   %rbp
0x0000000100000f11 <main+1>:    mov    %rsp,%rbp
0x0000000100000f14 <main+4>:    lea    0x3d(%rip),%rdi        # 0x100000f58
0x0000000100000f1b <main+11>:   callq  0x100000f2a <dyld_stub_puts>
0x0000000100000f20 <main+16>:   xor    %eax,%eax
0x0000000100000f22 <main+18>:   pop    %rbp
0x0000000100000f23 <main+19>:   retq   
End of assembler dump.

GCC将两者视为相同(应该如此)而RVDS不同？

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我试图检查使用的影响,volatile并且在RVDS中它确实降低了if(a>333)但是gcc没有:

#include <stdio.h>
volatile const a = 3333;

int main()
{
    if (a >333)
        printf("first\n");

return 0;
}

(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main:
0x0000000100000f10 <main+0>:    push   %rbp
0x0000000100000f11 <main+1>:    mov    %rsp,%rbp
0x0000000100000f14 <main+4>:    cmpl   $0x14e,0x12a(%rip)        # 0x100001048 <a>
0x0000000100000f1e <main+14>:   jl     0x100000f2c <main+28>
0x0000000100000f20 <main+16>:   lea    0x39(%rip),%rdi        # 0x100000f60
0x0000000100000f27 <main+23>:   callq  0x100000f36 <dyld_stub_puts>
0x0000000100000f2c <main+28>:   xor    %eax,%eax
0x0000000100000f2e <main+30>:   pop    %rbp
0x0000000100000f2f <main+31>:   retq   
End of assembler dump.

可能在我使用的RVDS编译器版本中存在一些错误.

Answer 1

编译器将通过找出"这是我可以弄清楚实际值是什么"的复杂程度,并非无限制.如果你写了一个足够复杂的语句,编译器会简单地说"我不知道它的值是什么,我将生成代码来计算它".

对于编译器来说,完全可以确定它不会改变.但也有可能一些编译器在这个过程中"放弃" - 它也可能取决于编译链中这个分析的位置.

这可能是"as-if"规则的一个相当典型的例子 - 允许编译器执行任何优化,生成结果"as-if"执行.

说了这么多,这应该是相当简单的(根据评论,编译器应该*(&a)相同a),所以它似乎没有摆脱比较似乎很奇怪.

Answer 2

优化是编译器的实现细节。实现它们需要时间和精力，并且编译器编写者通常关注该语言的常见用途（即优化极不常见的代码的投资回报几乎为零）。

话虽这么说，这两段代码有一个重要的区别，在第一种情况下，a不使用 odr，仅用作右值，这意味着它可以作为编译时常量进行处理。也就是说，当a直接使用（没有地址，没有绑定到它的引用）时，编译器立即替换该值。编译器必须知道该值，而无需访问该变量，因为它可以在常量表达式所在的上下文中使用必需的（即定义数组的大小）。

第二种情况a是使用 odr，获取地址并读取该位置的值。在将结果传递给优化器之前，编译器必须生成执行这些步骤的代码。优化器反过来可以检测到它是一个常量，并用该值替换整个操作，但这比之前编译器自己填充值的情况要复杂一些。