Question

volatile int num = 0;
num = num + 10;

上面的C ++代码似乎在intel汇编中产生以下代码：

mov DWORD PTR [rbp-4], 0
mov eax, DWORD PTR [rbp-4]
add eax, 10
mov DWORD PTR [rbp-4], eax

如果我将C ++代码更改为

volatile int num = 0;
num = num + 0;

为什么编译器不会将汇编代码生成为：

mov DWORD PTR [rbp-4], 0
mov eax, DWORD PTR [rbp-4]
add eax, 0
mov DWORD PTR [rbp-4], eax

gcc7.2 -O0 leaves out the add eax, 0, but all the other instructions are the same (Godbolt)

编译过程的哪一部分会删除这种简单的代码。是否有任何编译器标志会使GCC编译器不进行这些优化。

Answer 1

clang将在add eax, 0发出-O0，但gcc，ICC和MSVC都不会。见下文。

gcc -O0并不代表＆＃34;没有优化＆＃34;。 gcc没有＆＃34; braindead字面翻译＆＃34;模式，它尝试将每个C表达式的每个组件直接音译为asm指令。

GCC＆＃39; -O0并非完全未经优化。它的目的是＆＃34;快速编译＆＃34;并使调试给出预期的结果（即使您使用调试器修改C变量，或跳转到函数内的不同行）。因此，它会溢出/重新加载每个C语句周围的所有内容，假设在这样的块之前停止的调试器可以异步修改内存。（有趣的后果示例，以及更详细的解释：Why does integer division by -1 (negative one) result in FPE?）

gcc -O0要求更慢的代码（例如忘记0是附加标识），所以没有人需要，所以没有人为此实现选项。如果该行为是可选的，它甚至可能使gcc变慢。（或者也许有这样一个选项，但默认情况下即使在-O0也是如此，因为它速度快，不会影响调试，也很有用。通常人们会喜欢它们debug build运行得足够快，可以使用，特别是对于大型或实时项目。）

正如@Basile Starynkevitch在Disable all optimization options in GCC中解释的那样，gcc总是在制作可执行文件的过程中通过其内部表示进行转换。只是这样做会导致某种优化。

例如，even at -O0，gcc＆＃39; s＆＃34;除以常数＆＃34;算法使用a fixed-point multiplicative inverse或shift（对于2的幂）而不是idiv指令。但clang -O0会将idiv用于x /= 2。

在这种情况下，Clang的-O0优于gcc：

void foo(void) {
    volatile int num = 0;
    num = num + 0;
}

asm output on Godbolt for x86-64

    push    rbp
    mov     rbp, rsp

    # your asm block from the question, but with 0 instead of 10
    mov     dword ptr [rbp - 4], 0
    mov     eax, dword ptr [rbp - 4]
    add     eax, 0
    mov     dword ptr [rbp - 4], eax

    pop     rbp
    ret

正如你所说，gcc遗漏了无用的add eax,0。 ICC17多次存储/重新加载。 MSVC在调试模式下通常非常直观，但即使它避免发出add eax,0。

Clang也是Godbolt上4个x86编译器中唯一一个将idiv用于return x/2;的编译器。其他所有SAR + CMOV或任何实现C签名分区语义的东西。

Answer 2

根据C ++中的“as if”规则，只要可观察行为与标准匹配，就可以自由地允许实现做任何想做的事情。具体来说，在C++17, 4.6/1中（作为一个例子）：

...符合实现需要模拟（仅）抽象机器的可观察行为，如下所述。

这项规定有时被称为“假设”规则，因为只要结果好像符合要求，实施可以自由地忽视本国际标准的任何要求，只要可以从该计划的可观察行为。

例如，实际实现不需要评估表达式的一部分，如果它可以推断出它的值没有被使用，并且不会产生影响程序的可观察行为的副作用。

至于如何控制gcc，我的第一个建议是使用-O0标志关闭所有优化。您可以使用各种-f<blah>选项获得更精细的控制，但-O0应该是一个良好的开端。

什么时候在编译过程中删除了无关紧要的代码（没有效果的代码）？

2 个答案: