c++ - 汇编的 c++ 似乎包含多余的指令

Question

我有一个只包含以下内容的 cpp 文件:

void f(int* const x)
{
  (*x)*= 2;
}

我编译:

g++ -S -masm=intel -O3 -fno-exceptions -fno-asynchronous-unwind-tables f.cpp

这导致 f.s 包含:

    .section    __TEXT,__text,regular,pure_instructions
    .macosx_version_min 10, 12
    .intel_syntax noprefix
    .globl  __Z1fPi
    .p2align    4, 0x90
__Z1fPi:                                ## @_Z1fPi
## BB#0:
    push    rbp
    mov rbp, rsp
    shl dword ptr [rdi]
    pop rbp
    ret


.subsections_via_symbols

如果我删除 push、mov 和 pop 指令并进行汇编(在 mac 上，我使用的是 Clang)，则生成的目标文件小 4 个字节。链接和执行会导致相同的行为和相同大小的可执行文件。

这表明这些指令是多余的——为什么编译器要费心把它们放进去？这仅仅是留给链接器的优化吗？

Answer 1

CLANG/CLANG++ 既是原生编译器又是支持多目标的交叉编译器。在 OS/X 上，默认情况下目标通常是 x86_64-apple-darwin 的变体(用于 64 位代码)和 i386-apple-darwin 用于 32 位代码。您看到的代码类似于这种形式:

push    rbp
mov rbp, rsp

[snip]

pop rbp
ret

是为了引入栈帧而产生的。默认情况下 CLANG++ implicitly enables stack frames for the Apple Darwin targets .这不同于 x86_64-linux-gnu 和 i386-linux-gnu 等 Linux 目标。堆栈框架对于某些分析和展开库来说非常方便，并且可以帮助在 OS/X 平台上进行调试，这就是我相信他们选择默认打开它们的原因。

您可以使用 -fomit-frame-pointer 选项显式省略 CLANG++ 的帧指针。如果你使用构建命令

g++ -S -masm=intel -O3 -fno-exceptions -fno-asynchronous-unwind-tables \
    -fomit-frame-pointer f.cpp 

输出类似于:

    shl     dword ptr [rdi]
    ret

---

查看具有不同目标的代码

如果您对 CLANG++ 使用不同的目标，您会发现行为是不同的。这是一个 x86-64 Linux 目标，我们没有明确省略帧指针:

clang++ -target x86_64-linux-gnu -S -masm=intel -O3 -fno-exceptions \
    -fno-asynchronous-unwind-tables f.cpp 

生成:

    shl     dword ptr [rdi]
    ret

这是您的原始 x86-64 Apple Darwin 目标:

clang++ -target x86_64-apple-darwin -S -masm=intel -O3 -fno-exceptions \
    -fno-asynchronous-unwind-tables f.cpp 

生成:

    push    rbp
    mov     rbp, rsp
    shl     dword ptr [rdi]
    pop     rbp
    ret

然后是省略了帧指针的 x86-64 Apple 目标:

clang++ -target x86_64-apple-darwin -S -masm=intel -O3 -fno-exceptions \
    -fno-asynchronous-unwind-tables -fomit-frame-pointer f.cpp 

生成:

    shl     dword ptr [rdi]
    ret

您可以在 Godbolt 上对这些目标进行比较.生成代码的第一列类似于问题 - Apple target with implicit frame pointers。第二个是没有帧指针的 Apple 目标，第三个是 x86-64 Linux 目标。