c - gcc 是否自动 "unroll"if 语句？

Question

假设我有一个看起来像这样的循环:

for(int i = 0; i < 10000; i++) {
    /* Do something computationally expensive */
    if (i < 200 && !(i%20)) {
        /* Do something else */
    }
}

其中一些琐碎的任务被困在只运行几次的 if 语句后面。我一直听说“循环中的 if 语句很慢!”因此，为了(略微)提高性能，我将循环分成:

for(int i = 0; i < 200; i++) {
    /* Do something computationally expensive */
    if (!(i%20)) {
        /* Do something else */
    }
}

for(int i = 200; i < 10000; i++) {
    /* Do something computationally expensive */
}

gcc(带有适当的标志，如 -O3)会自动将一个循环分成两个，还是它只是展开以减少迭代次数？

Answer 1

为什么不直接反汇编程序自己看看呢？但我们开始吧。这是测试程序:

int main() {
    int sum = 0;
    int i;
    for(i = 0; i < 10000; i++) {
        if (i < 200 && !(i%20)) {
            sum += 0xC0DE;
        }
        sum += 0xCAFE;
    }
    printf("%d\n", sum);
    return 0;
}

这是用 gcc 4.3.3 和 -o3 编译的反汇编代码中有趣的部分:

0x08048404 <main+20>:   xor    ebx,ebx
0x08048406 <main+22>:   push   ecx
0x08048407 <main+23>:   xor    ecx,ecx
0x08048409 <main+25>:   sub    esp,0xc
0x0804840c <main+28>:   lea    esi,[esi+eiz*1+0x0]
0x08048410 <main+32>:   cmp    ecx,0xc7
0x08048416 <main+38>:   jg     0x8048436 <main+70>
0x08048418 <main+40>:   mov    eax,ecx
0x0804841a <main+42>:   imul   esi
0x0804841c <main+44>:   mov    eax,ecx
0x0804841e <main+46>:   sar    eax,0x1f
0x08048421 <main+49>:   sar    edx,0x3
0x08048424 <main+52>:   sub    edx,eax
0x08048426 <main+54>:   lea    edx,[edx+edx*4]
0x08048429 <main+57>:   shl    edx,0x2
0x0804842c <main+60>:   cmp    ecx,edx
0x0804842e <main+62>:   jne    0x8048436 <main+70>
0x08048430 <main+64>:   add    ebx,0xc0de
0x08048436 <main+70>:   add    ecx,0x1
0x08048439 <main+73>:   add    ebx,0xcafe
0x0804843f <main+79>:   cmp    ecx,0x2710
0x08048445 <main+85>:   jne    0x8048410 <main+32>
0x08048447 <main+87>:   mov    DWORD PTR [esp+0x8],ebx
0x0804844b <main+91>:   mov    DWORD PTR [esp+0x4],0x8048530
0x08048453 <main+99>:   mov    DWORD PTR [esp],0x1
0x0804845a <main+106>:  call   0x8048308 <__printf_chk@plt>

正如我们所见，对于这个特定的例子，不，它没有。我们只有一个从 main+32 开始到 main+85 结束的循环。如果您在阅读汇编代码时遇到问题 ecx = i; ebx = 总和。

但您的里程数仍然可能会有所不同 - 谁知道这种特定情况下使用了哪些启发式方法，因此您必须编译您想到的代码并查看更长/更复杂的计算对优化器有何影响。

尽管在任何现代 CPU 上，分支预测器都能在如此简单的代码上表现出色，因此在任何一种情况下您都不会看到太多性能损失。如果您的计算密集型代码需要数十亿个周期，那么少量错误预测的性能损失是多少？