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给定以下代码

#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv)
{
  int k = 0;
  for( k = 0; k < 20; ++k )
  {
    printf( "%d\n", k ) ;
  }
}

使用 GCC 5.1 或更高版本

-x c -std=c99 -O3 -funroll-all-loops --param max-completely-peeled-insns=1000 --param max-completely-peel-times=10000

部分循环展开，它展开循环十次，然后进行条件跳转。

.LC0:
        .string "%d\n"
main:
        pushq   %rbx
        xorl    %ebx, %ebx
.L2:
        movl    %ebx, %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    1(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    2(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    3(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    4(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    5(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    6(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    7(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    8(%rbx), %esi
        movl    $.LC0, %edi
        xorl    %eax, %eax
        call    printf
        leal    9(%rbx), %esi
        xorl    %eax, %eax
        movl    $.LC0, %edi
        addl    $10, %ebx
        call    printf
        cmpl    $20, %ebx
        jne     .L2
        xorl    %eax, %eax
        popq    %rbx
        ret

但是使用 GCC 的旧版本（例如 4.9.2）会创建所需的汇编

.LC0:
    .string "%d\n"
main:
    subq    $8, %rsp
    xorl    %edx, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $1, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $2, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $3, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $4, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $5, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $6, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $7, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $8, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $9, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $10, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $11, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $12, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $13, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $14, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $15, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $16, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $17, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $18, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    movl    $19, %edx
    movl    $.LC0, %esi
    movl    $1, %edi
    xorl    %eax, %eax
    call    __printf_chk
    xorl    %eax, %eax
    addq    $8, %rsp
    ret

有没有办法强制 GCC 的更高版本产生相同的输出？

使用https://godbolt.org/g/D1AR6i生成程序集

编辑：没有重复的问题，因为使用更高版本的 GCC 完全展开循环的问题尚未解决。传递--param max-completely-peeled-insns=1000 --param max-completely-peel-times=10000对使用 GCC >= 5.1 生成的程序集没有影响

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1 回答 1

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您使用的标志和参数不能保证循环将完全展开。GCC 文档说明了有关-funroll-all-loops您使用的标志的以下内容：

打开完全循环剥离（即用少量恒定迭代次数完全去除循环）

如果编译器确定给定代码段的迭代次数不是“一个小常数”（即数字太高），它可能只会像这里所做的那样进行部分剥离或展开。此外，param您使用的选项只是最大值，但不会强制完全展开小于设置值的循环。换句话说，如果循环的迭代次数超过了您设置的最大值，那么循环将不会完全展开；但反过来是不正确的。

在进行优化时会考虑许多因素。这里代码中的瓶颈是对printf函数的调用，编译器在进行成本计算时可能会考虑到这一点，或者判断展开的指令大小开销太重要了。尽管如此，正如您告诉它展开循环一样，它似乎确定最好的解决方案是用 10 次展开和一次跳转来转换初始循环。

如果printf用其他东西替换，编译器可能会以不同的方式进行优化。例如尝试用以下内容替换它：

volatile int temp = k;

带有这个新代码片段的循环将在新版本的 GCC（以及旧版本）上完全展开。请注意， volatile 关键字只是一种使用技巧，因此编译器不会完全优化循环。

总而言之，据我所知，没有办法强制 GCC 的更高版本产生相同的输出。

附带说明一下，从优化级别-O2开始，并且没有任何额外的编译器标志，Clang 的最新版本完全展开了您的循环。

于 2016-06-25T17:09:28.243 回答