浅谈编译器优化

关于优化，可以说途径千千万万，没有一定的法则，但大抵有那么几个比较基本的法则，比如：充分了解计算机的体系结构，了解自己所处理的数据的特点，熟悉编译器的工作原理等等。今天我想谈谈关于编译器方面的一些见解，编译器分为预处理，编译，链接等大概的几个部分，如果能够清楚这几个阶段编译器各做了什么事情，编译器在哪方面比较聪明，能够替你做一些优化，又在哪方面比较弱智，无法替你做优化，你就能很清醒地知道，你做的哪些优化是有效的，下面举例说明：

今天有人提出在汇编指令中，去掉一些地址偏移乘法计算，这种善于动脑筋的方法值得赞赏，但可能对编译过程理解不是很透彻，会造成认识上的一些偏差。

比如如下指令：

movq 8*4(%%rsi)，%%rax

这是一个移动数据的指令，操作的对象是一个128位的数，其中源操作数的选址方式是寄存器间接寻址，地址偏移量是8*4，目的操作数是一个128位的普通寄存器。很显然，源操作数有一个地址偏移计算的过程，其过程常规理解应该是，首先计算8*4，得到32，然后将32加到地址寄存器%%rsi中去，然后再去执行寻址内存的操作，那么按照这个理解，我们想当然可以提出如下优化：

movq 32（%%rsi），%%rax

很显然这个过程少了一个计算8*4=32的过程，应该能起到优化作用，但果真如此吗？？答案是否定的，这种替换没有任何优化作用，反倒代码可读性可能降低，这是为什么呢？原因是我们混淆了操作符的执行时期，我们一直在说，new/delete 是操作符，sizeof是操作符+ - * / %是操作符，但我们是否真正理解了什么是操作符吗，那些操作符操作是在编译期执行的,根本没有转化成指令，那些操作符操作最终是要转化为执行期的指令呢，我们不妨举个例子：
假设有如下C语言函数

int main(){    int a;    int b;    a = 3 * 5 - 2 + 1;    b = a + 9 * 6 + 1;    return 0;}

执行

gcc -S compile.c 

得到如下compile.s汇编代码：

movl $14,-8(%%ebp)movl -8(%%ebp),%%eaxaddl $55,%%eaxmovl %%eax,-4(%%ebp)

其中

-8(%%ebp),-4(%%ebp)

分别代表a，b变量在内存中的地址，很显然，经过一次编译已经完成了如下操作：

3 * 5 - 2 + 1 = 149 * 6 + 1 = 55

换句话说这些操作根本没有转化为执行期的代码，当然也就无所谓效率提高不提高了
其实主函数内赋值操作的代码完全等同于：

a = 14；b = a + 55；

那到底那些代码能够最终转化为执行期间的代码呢，一个原则，就是操作符其中的一个操作对象是内存中的值，比如，a = 14 是一个赋内存变量值操作，最终转化为了

movl $14,-8(%%ebp)

指令.

而在b = a + 55 中，加法操作转化为

movl -8(%%ebp),%%eaxaddl $55,%%eax

即：首先去取内存变量a的值，然后完成加法操作
而赋值操作转化为：

movl %%eax,-4(%%ebp)

将最终的和值送给内存变量b所在的地址。

由上可知，懂得编译器的工作原理，对优化工作来说还是比较重要的