如果别名会降低运行时性能，为什么编译器要执行别名？

Question

我出于纯粹的兴趣而学习 C 和计算机科学主题，这让我对编译器产生了兴趣。我读过的所有内容都告诉我，别名会导致程序集输出速度变慢，需要在每次迭代时重新加载值。

\n

我已经能够使用 flag 使英特尔 C/C++ 编译器的一些基准测试略有提高-fno-alias。GCC 和 Clang / LLVM 没有等效的标志。-fargument-noalias我猜测它-fargument-noalias-global会禁用函数参数 \xe2\x80\x94 上的别名，如果我错了，请纠正我\xe2\x80\x94 但我没有注意到它对运行时甚至编​​译时性能有任何影响。

\n

是否声明

\n

\n

别名会阻止编译器进行某些优化，从而影响性能。

\n

\n

始终如此，编译器别名有什么好处？为什么它是现代编译器的一个功能，除了英特尔编译器之外，不能通过标志轻松关闭？不使用别名进行编译会导致代码不符合 ABI 标准吗？

\n

Answer 1

编译器不执行别名。您的程序可能会执行别名操作。

编译器要么允许您执行别名，要么假设您没有执行别名，然后编写在您执行别名时不起作用的机器代码。

例如，您编写这样的代码：

void f(int *x, int *y, int *z) {
    *y += *x;
    *z += *x;
}

该函数只是将和*x相加，对吗？那么汇编代码应该是这样的吧？（我用伪C语言编写了汇编代码）*y*z

eax = argument x
ebx = argument y
ecx = *eax
*ebx += ecx
ebx = argument z
*ebx += ecx

错误的。如果y和x指向同一位置，则此汇编代码的工作方式与 C 代码不同，因为它使用旧的 *x. 为了正常工作，它必须是这样的：

eax = argument x
ebx = argument y
ecx = *eax
*ebx += ecx
ebx = argument z
ecx = *eax // extra instruction
*ebx += ecx

这又是一条指令，它仅在 if 时有用x==y，但编译器必须将其放在那里以防万一。别名意味着*x和*y是同一变量的不同名称。如果编译器假设x和y不能是相同的指针（即没有别名），那么它可以跳过该指令，因此指令更少，程序运行得更快。

您可以使用单词 告诉编译器它们不使用别名restrict，如下所示：

void f(int *restrict x, int *restrict y, int *restrict z) {
    *y += *x;
    *z += *x;
}

-fno-alias告诉英特尔编译器别名不能在任何地方发生。这可能会在某个地方产生错误，因为参数有时会产生别名 - 尽管它可能在没有一个参数的小程序上工作得很好。restrict更仔细地针对您知道不会别名的特定参数。