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编译器优化代码都干了些什么不为人知的事情?

2018-02-23 22:00 程序员之家

首先介绍两个优化概念


常量传播


将编译期间可计算出结果的变量转换成常量,减少了变量的使用。


[cpp] view plain copy print?
int main()  
{  
    int nVar = 1;  
    printf("nVar = %d \n", nVar);  
}


变量 nVal 是一个在编译期间可以计算出结果的变量,借助常量传播代码等价于:


[cpp] view plain copy print?
int main()  
{  
    printf("nVar = %d \n"1);  
}


常量折叠


当计算公式中出现多个变量进行计算的情况时,且编译器可以在编译期间计算出结果时,用结果代替所有的常量计算。


[cpp] view plain copy print?
int main()  
{       
    int nVar = 1 + 6 - 2 + 1 * 2;  
    printf("nVar = %d \n", nVar);  
}


"1 + 6 - 2 + 1 * 2"的值可以再编译过程中计算出来,所以编译器会将计算的结果代替原表达式


[cpp] view plain copy print?
int main()  
{  
    int nVar = 7;  
    printf("nVar = %d \n", nVar);  
}


此时变量 nVar 是一个在编译期间可计算出结果的变量,在借助「常量传播」等价于:


[cpp] view plain copy print?
int main()  
{  
    printf("nVar = %d \n"7);  
}


编译器在 release 模式,会尝试使用常量替换掉变量,如果在程序的执行过程中,声明的变量没有没修改过,而且上下文中不存在对该变量的取地址和节间访问操作,那么这个变量就会被替换为常量。使用常量的好处是可以生成立即寻址的目标代码,减少内存的访问次数,提高效率。


下面我们把变量的初始值修改为一个在编译期间无法确定的值,命令行参数的个数 argc,编译器无法在编译过程中得知结果,所以变量也就不会被常量替换掉。


argc 的含义是 argument count:它是一个 int 行变量,表示传递给 main 函数的参数数量;


argv 的含义是 argument value(值):它是一个指向字符串的指针数组,每个指针元素指向各个具体的参数;


[cpp] view plain copy print?
#include <stdio.h>  
 
int main(int argc, char* argv[])  
{  
               int nVarOne = argc ;  
               int nVarTwo = argc ;  
 
              nVarOne = nVarOne + 1;  
              nVarOne = 1 + 2;  
              nVarOne = nVarOne + nVarTwo;  
              printf"nVarOne = %d \n" ,nVarOne);  
               return 0;  
}


优化后:


[cpp] view plain copy print?
#include <stdio.h>  
 
int main(int argc, char* argv[])  
{  
//             int nVarOne = argc; 被常量代替  
//             int nVarTwo = argc; 后面没有对nVarTwo修改 等价于引用argc nVarTwo被删掉(复写传播)  
//  
//             nVarOne = nVarOne + 1; 可计算 被删除  
//             nVarOne = 1 + 2;   常量折叠 等价于nVarOne = 3;  
//             nVarOne = nVarOne + nVarTwo; 常量传播 复写传播等价于 nVarOne = 3 + argc;  
 
//             printf("nVarOne = %d \n",nVarOne);  
//  在输出之前没有对nVarOne进行操作输出等价于  
              printf"nVarOne = %d \n" ,3 + argc );  
               return 0;  
}


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