优化写出循环

Question

尽管存在__restrict关键字,但将成员变量移动到局部变量会减少此循环中的写入次数.这是使用GCC -O3.Clang和MSVC在两种情况下都优化写入. [注意,由于这个问题已经发布,我们观察到将__restrict添加到调用函数会导致GCC也将商店移出循环.请参阅下面的godbolt链接和评论]

class X
{
public:
    void process(float * __restrict d, int size)
    {
        for (int i = 0; i < size; ++i)
        {
            d[i] = v * c + d[i];
            v = d[i];
        }
    }

    void processFaster(float * __restrict d, int size)
    {
        float lv = v;
        for (int i = 0; i < size; ++i)
        {
            d[i] = lv * c + d[i];
            lv = d[i];
        }
        v = lv;
    }

    float c{0.0f};
    float v{0.0f};
};

使用gcc -O3,第一个内部循环看起来像:

.L3:
  mulss xmm0, xmm1
  add rdi, 4
  addss xmm0, DWORD PTR [rdi-4]
  movss DWORD PTR [rdi-4], xmm0
  cmp rax, rdi
  movss DWORD PTR x[rip+4], xmm0        ;<<< the extra store
  jne .L3
.L1:
  rep ret

第二个在这里:

.L8:
  mulss xmm0, xmm1
  add rdi, 4
  addss xmm0, DWORD PTR [rdi-4]
  movss DWORD PTR [rdi-4], xmm0
  cmp rdi, rax
  jne .L8
.L7:
  movss DWORD PTR x[rip+4], xmm0
  ret

有关完整代码,请参阅https://godbolt.org/g/a9nCP2.

为什么编译器不在这里执行lv优化？

我假设每个循环的3次内存访问比2更差(假设大小不是一个小数字),虽然我还没有测量过.

我做出这个假设是对的吗？

我认为两种情况下的可观察行为应该是相同的.

Answer 1

这似乎是由于函数__restrict上缺少限定符引起的f_original。 __restrict是 GCC 扩展；目前尚不清楚它在 C++ 中的表现如何。也许这是一个编译器错误（错过了优化），在内联后它似乎消失了。