c - 如果只有一次迭代，gcc 优化会删除 for 循环吗？

Question

我正在编写一个实时 DSP 处理库。我的目的是赋予它定义输入样本 block 大小的灵 active ，同时在逐个样本处理的情况下也具有最佳性能，即 - 单个样本 block 大小

我认为我必须使用 volatile 关键字定义循环变量，因为数据处理将使用指向输入/输出的指针。

这引出了一个问题:

gcc 编译器会优化这段代码

int blockSize = 1;
for (volatile int i=0; i<blockSize; i++)
{
 foo()
}

或

//.h
#define BLOCKSIZE 1

//.c
for (volatile int i=0; i<BLOCKSIZE; i++)
{
 foo()
}

与简单地调用循环体相同:

foo()

?

谢谢

Answer 1

I think I have to use volatile keyword defining loop variable since data processing will be using pointers to Inputs/Outputs.

不，这没有任何意义。只有输入/输出硬件寄存器本身应该是volatile。指向它们的指针应声明为指向volatile 数据的指针，即volatile uint8_t*。不需要让指针本身volatile，即uint8_t* volatile//wrong。

就目前的情况而言，您强制编译器创建一个变量 i 并增加它，这可能会阻止循环展开优化。

使用 -O3 在 gcc x86 上尝试您的代码，这正是发生的情况。无论BLOCKSIZE的大小，它仍然会因为volatile而产生循环。如果我删除 volatile 它会完全展开循环到 BLOCKSIZE == 7 并用许多函数调用替换它。超过 8 会创建一个循环(但将迭代器保存在寄存器中而不是 RAM 中)。

x86 示例:

for (int i=0; i<5; i++)
{
  foo();
}

给予

    call    foo
    call    foo
    call    foo
    call    foo
    call    foo

但是

for (volatile int i=0; i<5; i++)
{
  foo();
}

效率低下

        mov     DWORD PTR [rsp+12], 0
        mov     eax, DWORD PTR [rsp+12]
        cmp     eax, 4
        jg      .L2
.L3:
        call    foo
        mov     eax, DWORD PTR [rsp+12]
        add     eax, 1
        mov     DWORD PTR [rsp+12], eax
        mov     eax, DWORD PTR [rsp+12]
        cmp     eax, 4
        jle     .L3
.L2:

进一步研究volatile在嵌入式系统中的正确使用，请看:

• How to access a hardware register from firmware?
• Using volatile in embedded C development