c - GCC 和 Clang 之间的执行性能差距

Question

我有以下简单代码，当我在 GCC 和 Clang 中编译它们时，它们的执行时间之间存在巨大的性能差异，您可以在下面看到结果和编译器的版本。

char* strchr_x(register const char* s, int c) {
  do {
    if (*s == c) {
      return (char*)s;
    }
  } while (*s++);

  return 0;
}

char* get(char* value, const char separator) {
  int separator_index = strchr(value, separator) - value;
  char* result = malloc(separator_index);
  memcpy(result, value, separator_index);
  result[separator_index] = '\0';

  return result;
}

int main() {
  const char separator = ',';
  clock_t t = clock();

  for (size_t i = 0; i < 100000000; ++i) {
    free(get("127.0.0.1, 127.0.0.2:1111", separator));
  }

  float elapsed_seconds = (((double)(clock() - t)) / CLOCKS_PER_SEC);
  printf("%f seconds.\n", elapsed_seconds);

  return 0;
}

gcc version 8.1.0 (Ubuntu 8.1.0-5ubuntu1~16.04)
# gcc main.c -O3 -o gcc-main
# 1.968750 seconds.

clang version 3.8.0-2ubuntu4 (tags/RELEASE_380/final)
# clang main.c -O3 -o clang-main
# 0.000000 seconds.

此外，'strchr_x' 实现与原始 GCC 实现完全相同。你可以在https://github.com/gcc-mirror/gcc/blob/master/libiberty/strchr.c看到它

当我使用标准库中的'strchr'方法时； GCC 的运行时间减少到 0.015625 秒。

所以，我的问题是:

1. 为什么 GCC 中我的“strchr_x”和标准库的“strchr”之间存在巨大的性能差异？
2. 为什么 GCC 和 Clang 之间存在如此巨大的性能差距？

Answer 1

如果您将代码插入 https://godbolt.org/你可以看到 Clang 会优化整个 for 循环，这解释了为什么它在 0 秒内执行。它可能会这样做，因为 get 的唯一副作用是 malloc，结果会立即释放。

编辑:GCC 似乎对您的代码确实不太好......我再次检查了生成的汇编程序，不仅没有删除空的for循环(for strchr())，而且也没有删除循环体中的函数调用(对于 strchr_x())。

所以最后这一切都归结为一些非常奇怪的优化行为，而你最慢的例子实际上是唯一一个可以做任何事情的例子。我不知道为什么 GCC 在您的示例中如此失败，但我绝对同意您应该将此作为错误归档(甚至可能是两个单独的错误，因为它已经使用 strchr() 时会失败，使用 strchr_x() 时会更难，即使两者应该相同)