gcc -O0仍然優化了「未使用」的代碼。有沒有編譯標誌來改變它？

Question

正如我在this question提出的，gcc正在刪除（是的，用-O0）一行代碼_mm_div_ss(s1, s2);，可能是因爲結果沒有保存。但是，這個應該觸發一個浮點異常，並提出SIGFPE，如果刪除該調用不會發生。

問題：是否有一個標誌或多個標誌傳遞給gcc，以便代碼按原樣編譯？我在想像fno-remove-unused，但我沒有看到類似的東西。理想情況下，這將是一個編譯器標誌，而不必更改我的源代碼，但如果不支持，那麼是否有一些gcc屬性/編譯指示可用？

事情我已經嘗試：

$ gcc --help=optimizers | grep -i remove 

沒有結果。

$ gcc --help=optimizers | grep -i unused 

沒有結果。

，並明確禁用所有死碼/消除標誌 - 注意，這是毫無無用的代碼警告：

$ gcc -O0 -msse2 -Wall -Wextra -pedantic -Winline \ 
    -fno-dce -fno-dse -fno-tree-dce \ 
    -fno-tree-dse -fno-tree-fre -fno-compare-elim -fno-gcse \ 
    -fno-gcse-after-reload -fno-gcse-las -fno-rerun-cse-after-loop \ 
    -fno-tree-builtin-call-dce -fno-tree-cselim a.c 
a.c: In function ‘main’: 
a.c:25:5: warning: ISO C90 forbids mixed declarations and code [-Wpedantic] 
    __m128 s1, s2; 
    ^
$ 

---

源程序

#include <stdio.h> 
#include <signal.h> 
#include <string.h> 
#include <xmmintrin.h> 

static void sigaction_sfpe(int signal, siginfo_t *si, void *arg) 
{ 
    printf("%d,%d,%d\n", signal, si!=NULL?1:0, arg!=NULL?1:0); 
    printf("inside SIGFPE handler\nexit now.\n"); 
    exit(1); 
} 

int main() 
{ 
    struct sigaction sa; 

    memset(&sa, 0, sizeof(sa)); 
    sigemptyset(&sa.sa_mask); 
    sa.sa_sigaction = sigaction_sfpe; 
    sa.sa_flags = SA_SIGINFO; 
    sigaction(SIGFPE, &sa, NULL); 

    _mm_setcsr(0x00001D80); 

    __m128 s1, s2; 
    s1 = _mm_set_ps(1.0, 1.0, 1.0, 1.0); 
    s2 = _mm_set_ps(0.0, 0.0, 0.0, 0.0); 
    _mm_div_ss(s1, s2); 

    printf("done (no error).\n"); 

    return 0; 
} 

編譯上述程序給出

$ ./a.out 
done (no error). 

更改線路

_mm_div_ss(s1, s2); 

到

s2 = _mm_div_ss(s1, s2); // add "s2 = " 

產生預期的結果：

$ ./a.out 
inside SIGFPE handler 

---

編輯更多的細節。

這似乎與_mm_div_ssdefinition上的__always_inline__屬性有關。

$ cat t.c 
int 
div(int b) 
{ 
    return 1/b; 
} 

int main() 
{ 
    div(0); 
    return 0; 
} 


$ gcc -O0 -Wall -Wextra -pedantic -Winline t.c -o t.out 
$ 

（無警告或錯誤）

$ ./t.out 
Floating point exception 
$ 

VS下方（同樣除了功能屬性）

$ cat t.c 
__inline int __attribute__((__always_inline__)) 
div(int b) 
{ 
    return 1/b; 
} 

int main() 
{ 
    div(0); 
    return 0; 
} 

$ gcc -O0 -Wall -Wextra -pedantic -Winline t.c -o t.out 
$ 

（無警告或錯誤）

$ ./t.out 
$ 

添加函數屬性__warn_unused_result__至少給出了一個有用的信息：

$ gcc -O0 -Wall -Wextra -pedantic -Winline t.c -o t.out 
t.c: In function ‘main’: 
t.c:9:5: warning: ignoring return value of ‘div’, declared with attribute warn_unused_result [-Wunused-result] 
    div(0); 
    ^

編輯：

在gcc mailing list一些討論。最終，我認爲一切都按預期工作。

Answer 1

GCC不會「優化」任何東西。它只是不會產生無用的代碼。這似乎是一種非常普遍的錯覺，即編譯器應該生成一些純粹的代碼形式，並且對其進行的任何更改都是「優化」。哪有這回事。

編譯器創建了一些代表代碼含義的數據結構，然後它對該數據結構應用了一些轉換，然後生成彙編器，然後彙編到指令中。如果你沒有進行「優化」編譯，這隻意味着編譯器只會儘可能少地生成代碼。

在這種情況下，整個語句是無用的，因爲它沒有做任何事情，並立即扔掉（在擴展內聯和內建的意味着它相當於寫a/b;，不同之處在於寫a/b;將發射關於statement with no effect的警告，而內建的可能不會被相同的警告處理）。這不是一種優化，編譯器實際上不得不花費額外的努力去爲無意義的語句發明意義，然後僞造一個臨時變量來存儲此語句的結果，然後將其丟棄。

你在找什麼不是標誌來禁用優化，但pessimization標誌。我不認爲任何編譯器開發者浪費時間來實現這樣的標誌。除了可能作爲一個愚人節玩笑。

Answer 2

我不是gcc內部專家，但似乎你的問題不是通過一些優化通過去除死代碼。最有可能的是，編譯器甚至不會考慮生成這個代碼。

讓我們減少一個普通的舊此外，從編譯器特定的內在您的例子：

int foo(int num) { 
    num + 77; 
    return num + 15; 
} 

No code for + 77 generated：

foo(int): 
     push rbp 
     mov  rbp, rsp 
     mov  DWORD PTR [rbp-4], edi 
     mov  eax, DWORD PTR [rbp-4] 
     add  eax, 15 
     pop  rbp 
     ret 

當一個操作數有副作用，only that operand gets evaluated。儘管如此，組裝中還沒有增加。

但保存此結果爲（即使未使用）變量強制編譯器generate code for addition：

int foo(int num) { 
    int baz = num + 77; 
    return num + 15; 
} 

大會：

foo(int): 
    push rbp 
    mov  rbp, rsp 
    mov  DWORD PTR [rbp-20], edi 
    mov  eax, DWORD PTR [rbp-20] 
    add  eax, 77 
    mov  DWORD PTR [rbp-4], eax 
    mov  eax, DWORD PTR [rbp-20] 
    add  eax, 15 
    pop  rbp 
    ret 

以下僅僅是一個猜測，但我與編譯器的經驗構造，不生成未使用表達式的代碼更自然，而不是稍後消除此代碼。

我的建議是明確您的意圖，並將表達式的結果放入 volatile（因此，優化程序不可移除）變量。

@Matthieu M指出，防止預先計算價值是不夠的。因此，除了使用信號播放外，您應該使用記錄的方式來執行所需的確切指令（可能爲volatile內聯彙編）。

Answer 3

爲什麼gcc不發出指定的指令？

編譯器生成的代碼必須具有標準指定的可觀察行爲。任何不可觀察的東西都可以隨意更改（和優化），因爲它不會改變程序的行爲（如指定的那樣）。

你怎麼能打敗它提交？

訣竅是讓編譯器相信特定代碼段的行爲實際上是可觀察的。

由於這是一個在微基準測試中經常遇到的問題，所以我建議您看一下（例如）Google-Benchmark如何解決這個問題。從benchmark_api.h我們得到：

template <class Tp> 
inline void DoNotOptimize(Tp const& value) { 
    asm volatile("" : : "g"(value) : "memory"); 
} 

的this syntax細節是枯燥的，我們的目的，我們只需要知道：

• "g"(value)告訴value作爲輸入的語句
• "memory"是編譯時讀/寫屏障

所以，我們可以改變co德到：

asm volatile("" : : : "memory"); 

__m128 result = _mm_div_ss(s1, s2); 

asm volatile("" : : "g"(result) :); 

其中：

• 強制編譯器認爲s1和s2可能已被他們的初始化之間修改和使用
• 強制編譯器認爲該操作的結果被使用

不需要任何標誌，它應該在任何優化級別工作（I t在-03處將其設置爲https://gcc.godbolt.org/）。