为什么 GCC 会发出重复的 `ret`？

Question

在下面的 C++ 示例中，我定义了一个计算树最左边路径高度的函数。

struct TreeNode {
  int value{};
  TreeNode *l = nullptr;
  TreeNode *r = nullptr;
};

int getLeftHeight(TreeNode *root) {
  int height = 0;
  while (root != nullptr) {
    root = root->l;
    height++;
  }
  return height;
}

使用 GCC 9.3 或 10.1（使用 -O3）编译时，我得到以下 x86。

getLeftHeight(TreeNode*):
        xor     eax, eax
        test    rdi, rdi
        je      .L4
.L3:
        mov     rdi, QWORD PTR [rdi+8]
        add     eax, 1
        test    rdi, rdi
        jne     .L3
        ret
.L4:
        ret

但是，在使用 Clang 10 编译时，如下图所示，没有重复的ret.

getLeftHeight(TreeNode*):
        xor     eax, eax
        test    rdi, rdi
        je      .LBB0_3
.LBB0_1:
        mov     rdi, qword ptr [rdi + 8]
        add     eax, 1
        test    rdi, rdi
        jne     .LBB0_1
.LBB0_3:
        ret

海湾合作委员会为什么要这样做？

据我了解，这ret将需要一个额外的字节进行编码。也许在这种情况下这并不重要，因为发出的机器代码的对齐/填充，但如果不是这种情况，并且这种重复发生在大型代码库中，许多字节的机器代码最终可能只是重复ret的 .

这种特殊的重复情况似乎也很容易发现和优化。

Answer 1

这似乎是 GCC 中遗漏的优化。

有一个错误#71923，其中有一个非常相似的示例，标记为“missed-optimization”。

话虽如此，对性能的影响是微不足道的——主要是代码大小。此外，当第二个ret对齐时（现代 x86 目标通常是这种情况），消除第一个ret通常不会对代码大小产生影响，但如果消除，从循环中失败将导致解码nop之前的附加指令ret，这会使该代码路径变慢。

无论如何，始终欢迎向 GCC 提出拉取请求。您可以查看优化过程列表，-fdump-passes并使用-fdump-tree-...标志转储 RTL/GIMPLE 树（或在Godbolt上查看）。主要问题是现有的优化通道是否应该解决这个问题，或者是否需要添加一个新的优化通道（我不是 GCC 方面的专家，所以不能以一种或另一种方式提出建议）。