linux编程的108种奇淫巧计-4(编译展开)

今天继续介绍第4种常见技巧，编译展开，代码见本文最后，重要的部分有注释说明。

      我们知道对于循环，编译器会自动进行展开，但是如何展开，这完全不可控，如果我们自行码代码，代码会显得臃肿难看，大段重复代码，因此本为介绍了一种常见的方法进行这种代码展开，可以写到任意层次，我这里只写到了DO16,见代码加粗的部分。

      实验表明在手动展开后，加上O3的编译优化，依然能够比不手动展开要快，大家可以实验以下的代码。

     

      可能会有读者问，这能节省多少时间，会有多少好处，那么请读者朋友们做实验来验证吧，一切真知来自实践。如果经常阅读高质量开源代码会常常看到这个技巧，希望读者在深入理解后在工作中多多采用。

      有兴趣的朋友还可以用不同层次（4，16，32，64）的展开，看看展开多少是最优的，并解释原因，那恭喜您，您的境界又上了一个新的台阶了。

 

      注：1)里面会使用到一些此前介绍过的代码，因此新读者建议阅读此前系列的内容，链接在本文最后。

           2)本文的续篇参见：http://blog.csdn.net/pennyliang/archive/2010/10/30/5975678.aspx

 

      在用-O3编译后，用objdump -d test_m1_o3观察代码的情况[两段rdtsc之间的代码，为主要计算过程的代码]

  400730:       83 fd 02                cmp    $0x2,%ebp

  400733:       89 c6                   mov    %eax,%esi

  400735:       4c 8d 63 fc             lea    0xfffffffffffffffc(%rbx),%r12 //0xfffffffffffffffc为16进制的 -4，未来会有专门博客介绍这段代码的具体含义，不在本文展开。

  400739:       7e 21                   jle    40075c <main+0xac>

  40073b:       8d 45 fd                lea    0xfffffffffffffffd(%rbp),%eax

  40073e:       4c 8d 63 fc             lea    0xfffffffffffffffc(%rbx),%r12

  400742:       31 d2                   xor    %edx,%edx

  400744:       48 8d 48 01             lea    0x1(%rax),%rcx

  400748:       8b 44 93 04             mov    0x4(%rbx,%rdx,4),%eax

  40074c:       03 04 93                add    (%rbx,%rdx,4),%eax          //循环并没有被展开      

  40074f:       89 44 93 08             mov    %eax,0x8(%rbx,%rdx,4)

  400753:       48 83 c2 01             add    $0x1,%rdx                        //相当于i++

  400757:       48 39 ca                cmp    %rcx,%rdx

  40075a:       75 ec                   jne    400748 <main+0x98>

     用objdump -d test_m3_o3观察代码的情况[两段rdtsc之间的代码，为主要计算过程的代码]

 400726:       89 c7                   mov    %eax,%edi
  400728:       8d 45 0f                lea    0xf(%rbp),%eax
  40072b:       85 ed                   test   %ebp,%ebp
  40072d:       89 ea                   mov    %ebp,%edx
  40072f:       4d 8d 6c 24 fc          lea    0xfffffffffffffffc(%r12),%r13
  400734:       be 02 00 00 00          mov    $0x2,%esi
  400739:       0f 48 d0                cmovs  %eax,%edx
  40073c:       c1 fa 04                sar    $0x4,%edx
  40073f:       83 fa 02                cmp    $0x2,%edx
  400742:       7e 79                   jle    4007bd <main+0x10d>
  400744:       4d 8d 6c 24 fc          lea    0xfffffffffffffffc(%r12),%r13
  400749:       be 02 00 00 00          mov    $0x2,%esi
  40074e:       66 90                   xchg   %ax,%ax
  400750:       8b 43 04                mov    0x4(%rbx),%eax    //eax是累加器，可以看到明显的代码展开
  400753:       03 03                   add    (%rbx),%eax
  400755:       83 c6 10                add    $0x10,%esi
  400758:       89 43 08                mov    %eax,0x8(%rbx)
  40075b:       03 43 04                add    0x4(%rbx),%eax
  40075e:       89 43 0c                mov    %eax,0xc(%rbx)
  400761:       03 43 08                add    0x8(%rbx),%eax
  400764:       89 43 10                mov    %eax,0x10(%rbx)
  400767:       03 43 0c                add    0xc(%rbx),%eax
  40076a:       89 43 14                mov    %eax,0x14(%rbx)
  40076d:       03 43 10                add    0x10(%rbx),%eax
  400770:       89 43 18                mov    %eax,0x18(%rbx)
  400773:       03 43 14                add    0x14(%rbx),%eax
  400776:       89 43 1c                mov    %eax,0x1c(%rbx)
  400779:       03 43 18                add    0x18(%rbx),%eax
  40077c:       89 43 20                mov    %eax,0x20(%rbx)
  40077f:       03 43 1c                add    0x1c(%rbx),%eax
  400782:       89 43 24                mov    %eax,0x24(%rbx)
  400785:       03 43 20                add    0x20(%rbx),%eax
  400788:       89 43 28                mov    %eax,0x28(%rbx)
  40078b:       03 43 24                add    0x24(%rbx),%eax
  40078e:       89 43 2c                mov    %eax,0x2c(%rbx)
  400791:       03 43 28                add    0x28(%rbx),%eax
  400794:       89 43 30                mov    %eax,0x30(%rbx)
  400797:       03 43 2c                add    0x2c(%rbx),%eax
  40079a:       89 43 34                mov    %eax,0x34(%rbx)
  40079d:       03 43 30                add    0x30(%rbx),%eax
  4007a0:       89 43 38                mov    %eax,0x38(%rbx)
  4007a3:       03 43 34                add    0x34(%rbx),%eax
  4007a6:       89 43 3c                mov    %eax,0x3c(%rbx)
  4007a9:       03 43 38                add    0x38(%rbx),%eax
  4007ac:       89 43 40                mov    %eax,0x40(%rbx)
  4007af:       03 43 3c                add    0x3c(%rbx),%eax
  4007b2:       89 43 44                mov    %eax,0x44(%rbx)
  4penny:       48 83 c3 40             add    $0x40,%rbx
  4007b9:       39 f2                   cmp    %esi,%edx
  4007bb:       7f 93                   jg     400750 <main+0xa0>
  4007bd:       39 f5                   cmp    %esi,%ebp
  4007bf:       7e 27                   jle    4007e8 <main+0x138>
  4007c1:       48 63 c6                movslq %esi,%rax
  4007c4:       48 c1 e0 02             shl    $0x2,%rax
  4liang:       49 8d 4c 05 00          lea    0x0(%r13,%rax,1),%rcx
  4007cd:       49 8d 54 04 f8          lea    0xfffffffffffffff8(%r12,%rax,1),%rdx
  4007d2:       8b 01                   mov    (%rcx),%eax
  4007d4:       03 02                   add    (%rdx),%eax
  4007d6:       83 c6 01                add    $0x1,%esi
  4007d9:       48 83 c1 04             add    $0x4,%rcx
  4007dd:       89 42 08                mov    %eax,0x8(%rdx)
  4007e0:       48 83 c2 04             add    $0x4,%rdx
  4007e4:       39 f5                   cmp    %esi,%ebp
  4007e6:       7f ea                   jg     4007d2 <main+0x122>

 

明显看出展开后的代码，另外从编译出的可执行程序的大小也可看出这种差异，越是内联展开的代码可执行程序越大。