为什么编译器不优化这个初始化？

Question

考虑以下 C 代码：

extern void foo(int* ip);

void myfunc(void)
{
    int arr[15] = {0};
    for (int i=0; i<10; i++)
    {
        arr[i] = 42;
    }

    foo(arr);
}

我尝试使用 gcc 和 clang，使用 -O3 和 -Os。在所有情况下，编译后的程序集都会写入所有 15 个零，然后用 42 覆盖其中的 10 个。

我想可能只是还没有针对这种情况编写优化，但对我来说这似乎是一个相当明显和常见的情况。是否存在阻止优化的因素？

我在 x86-32 Linux 上使用了这些命令：

gcc -std=c99 -S -O3 hello.c
clang -std=c99 -S -O3 hello.c

Answer 1

这不是一个非常科学的解释，只是一种直觉（不过，我碰巧知道一些 GCC 的内部结构）。

为了可靠地进行您想要的优化，编译器必须管理 子数组 或切片。然后它变得非常复杂且容易出错。优化这么多的编译器可能会消耗大量内存（用于子数组的符号表示）和大量编译时间。这通常不值得付出努力（最好在编译器内部花费以优化循环）。

顺便说一句，GCC 有一个插件框架和 MELT 扩展（MELT 是一种用于扩展 GCC 的 lispy 领域特定语言，我是 MELT 的主要作者）。因此，您可以尝试添加一个新的优化通道（通过 MELT 扩展或某些 C++ 插件）来完成这项工作。您很快就会意识到，您的传递要么非常具体，要么需要处理大量 GCC 内部表示，并且可能会耗尽编译时间和内存而获得的收益微乎其微。

请注意，GCC 和 Clang 都巧妙地展开了两个循环（这在性能方面很重要）。

顺便说一句，Frama-C（由同事开发的用于 C 程序的静态分析器）值分析器似乎能够推断出关于您的 arr

的良好属性

所以，请随意将优化添加到 GCC。如果您不知道（或没有时间 - 数月或数年）如何添加它，请随时向能够根据您的需要增强 GCC 的公司或组织付费。这可能是一百万欧元（或美元）/ 3 年的项目才能使该优化在有趣的案例上发挥作用。

^{如果你真的要花这么多钱，请通过电子邮件与我联系。}

具有这种优化的编译器需要一些启发式方法来禁用它们（例如，如果 arr 是一个包含百万成员的数组，而您正在编写一些 sieve of Erasthothenes，这可能不值得编译器努力在编译时保留复合索引子片的所有联合。

顺便说一句，你会接受一个慢 20 倍的优化编译器（在编译时更慢）以获得收益（在运行时间可能是百分之几）这在实践中很少发生并且不是很重要？最后，我不认为这是优化的常见情况。 YMMV.

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为什么编译器不优化这个初始化？

Why does the compiler not optimize this initialization?

c

compiler-optimization