c - GCC 4.6.3 Linux -O3 启用优化列表与应用于代码差异。优化顺序是否影响代码编译？

Question

我遇到了 GCC 4.6.3 的问题，我找不到任何逻辑解决方案/解释。我正在从事一个将带有操作系统的嵌入式固件应用程序移植到基于 Linux 的应用程序的项目。该应用程序有一大堆单元测试，可以通过参数激活这些单元测试以检查代码/功能的完整性。

当我在调试中编译时，一切都 100% 正常并且所有单元测试都通过了。但是，我在发布构建时遇到了问题(使用 -O3 优化)。我设法隔离了有问题的文件。该文件来 self 们未编码的外部包，我们根本不想更改它。

我查阅了 GCC 的文档以获得 -O3 中包含的所有优化。这是我得到的:

-fauto-inc-dec
-fcprop-registers
-fdce
-fdefer-pop
-fdse
-fguess-branch-probability
-fif-conversion2
-fif-conversion
-finline-small-functions
-fipa-pure-const
-fipa-reference
-fmerge-constants
-fsplit-wide-types
-ftree-builtin-call-dce
-ftree-ccp
-ftree-ch
-ftree-copyrename
-ftree-dce
-ftree-dominator-opts
-ftree-dse
-ftree-fre
-ftree-sra
-ftree-ter
-funit-at-a-time
-fomit-frame-pointer
-fthread-jumps
-falign-functions
-falign-jumps
-falign-loops
-falign-labels
-fcaller-saves
-fcrossjumping
-fcse-follow-jumps
-fcse-skip-blocks
-fdelete-null-pointer-checks
-fexpensive-optimizations
-fgcse
-fgcse-lm
-findirect-inlining
-foptimize-sibling-calls
-fpeephole2
-fregmove
-freorder-blocks
-freorder-functions
-frerun-cse-after-loop
-fsched-interblock
-fsched-spec
-fschedule-insns
-fschedule-insns2
-fstrict-aliasing
-fstrict-overflow
-ftree-switch-conversion
-ftree-pre
-ftree-vrp
-finline-functions
-funswitch-loops
-fpredictive-commoning
-fgcse-after-reload
-ftree-vectorize
-fipa-cp-clone

我发现是 -fschedule-insns 导致了问题。删除此优化使代码再次正常工作。

这里是我无法解释的地方，GCC 的文档说，如果你想确切地知道 GCC 应用的是什么，你可以在控制台中这样写 gcc -Q -O3 --help=optimizers | grep“启用”。我做了，这是输出:

-falign-functions                   [enabled]
-falign-jumps                       [enabled]
-falign-labels                      [enabled]
-falign-loops                       [enabled]
-fasynchronous-unwind-tables        [enabled]
-fbranch-count-reg                  [enabled]
-fcaller-saves                      [enabled]
-fcombine-stack-adjustments         [enabled]
-fcommon                            [enabled]
-fcompare-elim                      [enabled]
-fcprop-registers                   [enabled]
-fcrossjumping                      [enabled]
-fcse-follow-jumps                  [enabled]
-fdce                               [enabled]
-fdefer-pop                         [enabled]
-fdelete-null-pointer-checks        [enabled]
-fdevirtualize                      [enabled]
-fdse                               [enabled]
-fearly-inlining                    [enabled]
-fexpensive-optimizations           [enabled]
-fforward-propagate                 [enabled]
-fgcse                              [enabled]
-fgcse-after-reload                 [enabled]
-fgcse-lm                           [enabled]
-fguess-branch-probability          [enabled]
-fif-conversion                     [enabled]
-fif-conversion2                    [enabled]
-finline-functions                  [enabled]
-finline-functions-called-once      [enabled]
-finline-small-functions            [enabled]
-fipa-cp                            [enabled]
-fipa-cp-clone                      [enabled]
-fipa-profile                       [enabled]
-fipa-pure-const                    [enabled]
-fipa-reference                     [enabled]
-fipa-sra                           [enabled]
-fivopts                            [enabled]
-fjump-tables                       [enabled]
-fmath-errno                        [enabled]
-fmerge-constants                   [enabled]
-fmove-loop-invariants              [enabled]
-foptimize-register-move            [enabled]
-foptimize-sibling-calls            [enabled]
-fpeephole                          [enabled]
-fpeephole2                         [enabled]
-fpredictive-commoning              [enabled]
-fprefetch-loop-arrays              [enabled]
-fregmove                           [enabled]
-frename-registers                  [enabled]
-freorder-blocks                    [enabled]
-freorder-functions                 [enabled]
-frerun-cse-after-loop              [enabled]
-frtti                              [enabled]
-fsched-critical-path-heuristic     [enabled]
-fsched-dep-count-heuristic         [enabled]
-fsched-group-heuristic             [enabled]
-fsched-interblock                  [enabled]
-fsched-last-insn-heuristic         [enabled]
-fsched-rank-heuristic              [enabled]
-fsched-spec                        [enabled]
-fsched-spec-insn-heuristic         [enabled]
-fsched-stalled-insns-dep           [enabled]
-fschedule-insns2                   [enabled]
-fshort-enums                       [enabled]
-fsigned-zeros                      [enabled]
-fsplit-ivs-in-unroller             [enabled]
-fsplit-wide-types                  [enabled]
-fstrict-aliasing                   [enabled]
-fthread-jumps                      [enabled]
-fno-threadsafe-statics             [enabled]
-ftoplevel-reorder                  [enabled]
-ftrapping-math                     [enabled]
-ftree-bit-ccp                      [enabled]
-ftree-builtin-call-dce             [enabled]
-ftree-ccp                          [enabled]
-ftree-ch                           [enabled]
-ftree-copy-prop                    [enabled]
-ftree-copyrename                   [enabled]
-ftree-cselim                       [enabled]
-ftree-dce                          [enabled]
-ftree-dominator-opts               [enabled]
-ftree-dse                          [enabled]
-ftree-forwprop                     [enabled]
-ftree-fre                          [enabled]
-ftree-loop-distribute-patterns     [enabled]
-ftree-loop-if-convert              [enabled]
-ftree-loop-im                      [enabled]
-ftree-loop-ivcanon                 [enabled]
-ftree-loop-optimize                [enabled]
-ftree-phiprop                      [enabled]
-ftree-pre                          [enabled]
-ftree-pta                          [enabled]
-ftree-reassoc                      [enabled]
-ftree-scev-cprop                   [enabled]
-ftree-sink                         [enabled]
-ftree-slp-vectorize                [enabled]
-ftree-sra                          [enabled]
-ftree-switch-conversion            [enabled]
-ftree-ter                          [enabled]
-ftree-vect-loop-version            [enabled]
-ftree-vectorize                    [enabled]
-ftree-vrp                          [enabled]
-funit-at-a-time                    [enabled]
-funswitch-loops                    [enabled]
-fvar-tracking                      [enabled]
-fvar-tracking-assignments          [enabled]
-fvect-cost-model                   [enabled]
-fweb                               [enabled]

-fschedule-insns 不在列表中，如果我删除 grep，它会被标记为禁用。如果我采用 GCC 命令输出列出的所有优化并使用提供的列表编译有问题的文件，代码仍然可以通过。这里有什么问题？

这是一个总结。如果我直接使用 -O3，它会失败。如果我使用 GCC 文档中列出的所有 -O3 优化，它就会失败。如果我从命令行使用 GCC 提供的所有 -O3 优化，它就会通过。最后，如果我使用除 -fschedule-insns 之外的 GCC 文档中列出的所有 -O3 优化，它就会通过。

-O3 的真正优化列表是什么!？! GCC 的文档或 GCC 通过命令行告诉的内容？我很困惑，不知道如何对此做出积极/合乎逻辑的解释。

有人遇到过 GCC 的这种问题吗？

Answer 1

好问题。您刚刚发现，与往常一样，来源是唯一的真理。甚至还有一个 bug in GCC's Bugzilla为此。

我会提请您注意 GCC 源代码中的两个地方。

1. 在 gcc-4.6.3/gcc/opts.c 的第 474 行，我们在默认选项表中看到以下内容:

       { OPT_LEVELS_2_PLUS, OPT_frerun_cse_after_loop, NULL, 1 },
       { OPT_LEVELS_2_PLUS, OPT_fcaller_saves, NULL, 1 },
       { OPT_LEVELS_2_PLUS, OPT_fpeephole2, NULL, 1 },
   #ifdef INSN_SCHEDULING
     /* Only run the pre-regalloc scheduling pass if optimizing for speed.  */
       { OPT_LEVELS_2_PLUS_SPEED_ONLY, OPT_fschedule_insns, NULL, 1 },
       { OPT_LEVELS_2_PLUS, OPT_fschedule_insns2, NULL, 1 },
   #endif
       { OPT_LEVELS_2_PLUS, OPT_fregmove, NULL, 1 },
       { OPT_LEVELS_2_PLUS, OPT_fstrict_aliasing, NULL, 1 },
       { OPT_LEVELS_2_PLUS, OPT_fstrict_overflow, NULL, 1 },
       { OPT_LEVELS_2_PLUS, OPT_freorder_blocks, NULL, 1 },
   

2. 在 gcc-4.6.3/gcc/config/i386/i386.c 中，第 5166 行，我们看到

   static const struct default_options ix86_option_optimization_table[] =
     {
       /* Turn off -fschedule-insns by default.  It tends to make the
          problem with not enough registers even worse.  */
   #ifdef INSN_SCHEDULING
       { OPT_LEVELS_ALL, OPT_fschedule_insns, NULL, 0 },
   #endif
   
   #ifdef SUBTARGET_OPTIMIZATION_OPTIONS
       SUBTARGET_OPTIMIZATION_OPTIONS,
   #endif
       { OPT_LEVELS_NONE, 0, NULL, 0 }
     };
   

我们可能会得出文档仅部分正确的结论；即使在通常启用的 O 级别，某些通行证实际上在某些目标上被禁用。特别是，x86、mep 和 mcore 派生目标默认在所有优化级别禁用schedule-insns，即使它应该在-启用O2 及以上。您仍然可以手动强制启用它，但您首先要承担禁用它的风险。

此外，如果编译器是在禁用 INSN_SCHEDULING 的情况下构建的，则默认情况下可以在所有级别禁用 -fschedule_insns。