gcc循环构造对汇编代码的更改

Question

在创建汇编代码时，为什么gcc编译器将while循环转换为do-while构造？我知道任何while循环都可以重写为do-while，例如在c中

while (test) { ... }

可以改写成

if ( !test ) goto skip;
do {
. . .
} while ( test );
skip:

Answer 1

基于anatolyg的答案，您可能想知道为什么 do-while构造更有效，尤其是考虑到如图所示，测试已经重复（因此生成的代码更大）。答案是经常可以证明测试表达式在循环进入时总是正确的，因此

    if ( !test ) goto skip;
loop:
    . . . // loop body
    if ( test ) goto loop;
skip:
    . . . // continue the program

可以简化为

loop:
    . . . // loop body
    if ( test ) goto loop;
    . . . // continue program

现在，为什么不与原始转换同时进行，如果编译器无法证明循环至少循环一次，就避免原始转换？因为证明循环至少循环一次的算法实际上是通用的if条件优化器。通常的优化顺序如下所示：

1. 将所有循环转换为“规范”形式（或多或少，如上面的第一个代码块所示）
2. 做大量的优化工作，期望以规范的形式出现循环，例如所示的if语句消除。
3. 在完成了所有与循环有关的事情之后，尝试取消规范化将消除冗余的位置。

要知道的另一件事是，有时会故意重复测试，因为编译器希望这样做会产生更好的运行时行为。例如，如果编译器有理由相信循环通常循环多次，但不能证明循环总是至少循环一次，则循环上方的条件分支指令几乎总是会失败，而循环下方的条件分支循环几乎总是会跳。在这种情况下，将它们分开可以使CPU的分支预测器更加准确。分支预测精度仅次于高速缓存友好性，这是现代乱序CPU速度的限制因素。