Link Time Code Generation

强大的Link Time Code Generation

(2008-10-15 16:10:04)

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杂谈

分类：MSN搬家

这两天正在研究Link Time CodeGeneration(以下称LTCG)，不看不知道，看了很激动。这个功能对于广大的程序员，特别是为了提高程序的性能而苦苦烦恼的程序员来说，简直可以说是拨开云雾见太阳。
废话少说，让我们直奔主题。

现在有下面的示例代码
interface.h
 int func1(int);
 int func2(int);
func1.cpp
 #include "interface.h"

 int func1(int v)
 {
     return v * 2;
 }
func2.cpp
 #include "interface.h"

 int func2(int v)
 {
     return func1(v) * 2;
 }
main.cpp
 #include <tchar.h>
 #include <stdio.h>
 #include "interface.h"

 int _tmain(int argc, TCHAR* argv[])
 {
     _tprintf(_T("Begin\n"));
     int sum = func1(5);
     sum += func2(10);
     return sum;
 }
结构很简单，在main函数里，插入了一个printf语句，是为了方便定位程序对应指令地址的，而之所以引入变量sum，也是为了防止编译器在优化的时候直接把函数调用去除了。
接下来，使用最新的VC++编译器，打开优化开关/Ox(最大优化，/Og即将过时），在分别关闭和打开LTCG的情况下进行编译，并对编译的结果进行反汇编，分别得到main函数的指令如下
1、LTCG关闭
push      40373Ch
call        dword ptr[__imp__printf]
push      5
call        @ILT+0(?func1@@YAHH@Z)
push      0Ah
mov       esi,eax
call        @ILT+5(?func2@@YAHH@Z)
add        esp,0Ch
add        eax,esi
pop        esi
ret

其中 ?func1@@YAHH@Z对应代码如下
mov       eax,dword ptr[esp+4]
add        eax,eax
ret

而 ?func2@@YAHH@Z代码如下
mov       eax,dword ptr[esp+4]
push       eax
call        @ILT+0(?func1@@YAHH@Z)
add         esp,4
add         eax,eax
ret

从上面结果可以看到，编译器大致作了以下优化
1、将原来的乘法操作（*2），改成了一个加法操作
2、优化了寄存器分配，直接对eax（函数返回值寄存器）进行操作，减少了mov指令。

 

接下来，让我们看看另一种情况

2、LTCG打开
push      402108h
call        dword ptrds:[004020A0h]
add        esp,4
mov       eax,32h
ret
前面的两条指令，就是调用printf对应的指令，接下来的事情让人吃惊，
mov eax, 32h
32h是什么？50。50是什么？就是sum的最终结果！
什么func1,func2,统统见鬼去！
相比第一种情况大约花费了20多条指令才能得到的结果，这里就只剩下一个简简单单的32h，简单的让人感到害怕和无地自容。

 

为什么？为什么？为什么？（想起了马景涛声嘶力竭的样子）
原因在于传统的编译模式（词法解析-〉代码生成-〉链接），决定了在生成代码时，编译器只能看到同一个obj文件的内容，因此，优化也只能在obj文件里进行，因此，在第一种情况下，每个函数都已经被优化到极致。而LTCG的引入,则颠覆了这种模式，将链接器提前到代码生成之前，并由之来调用代码生成，这样，在生成代码的时候，编译器便不太容易受到obj文件边界的限制，因此在第二种情况下，编译器可以发现，虽然经过了多次的函数调用和算术操作，但是由于所有的输入都是常量，因此最终结果也一定是一个常量，因此，完全事先将结果算好来加快速度。也就是说，有些函数，虽然没有被标上inline，却被编译器自动inline了。