c - gcc 循环构造对汇编代码的更改

Question

这个问题已经有答案了:

Why are loops always compiled into "do...while" style (tail jump)? (1 个回答)

已关闭 3 年前。

为什么 gcc 编译器在创建汇编代码时将 while 循环转换为 do-while 结构？我知道任何 while 循环都可以重写为 do-while，例如在 c 中

while (test) {
...
}

可以重写为

if ( !test ) goto skip;
do {
. . .
} while ( test );
skip:

Answer 1

基于anatolyg的答案，您可能想知道为什么 do-while 构造更有效，特别是考虑到如图所示，测试已被重复(因此生成的代码更大)。答案是，通常可以证明测试表达式在循环入口处始终为真，因此

    if ( !test ) goto skip;
loop:
    . . . // loop body
    if ( test ) goto loop;
skip:
    . . . // continue the program

可以简化为

loop:
    . . . // loop body
    if ( test ) goto loop;
    . . . // continue program

现在，如果编译器无法证明循环至少会循环一次，为什么不与原始转换同时执行此操作，并避免原始转换呢？因为证明循环至少会循环一次的算法实际上是一个通用的 if 条件优化器。通常的优化顺序是这样的:

1. 将所有循环转换为“规范”形式(或多或少如上面第一个代码块所示)
2. 进行大量优化，期望循环采用规范形式，例如所示的 if 语句消除。
3. 完成所有与循环相关的事情后，尝试对可以消除冗余的地方进行去规范化。

另一件事是，有时会故意保留重复的测试，因为编译器希望这会产生更好的运行时行为。例如，如果编译器有理由相信循环通常循环多次，但无法证明它总是至少循环一次，则条件分支指令循环上方的条件分支几乎总是会失败，而循环下方的条件分支几乎总是会跳转。在这种情况下，将它们分开可能会使 CPU 的分支预测器更加准确。作为现代乱序 CPU 速度的限制因素，分支预测准确性仅次于缓存友好性。