C 编译器优化 - 涉及算术的宏

Posted 2023-02-22

【中文标题】C 编译器优化 - 涉及算术的宏

【英文标题】：C Compiler Optimization - Macros Involving Arithmetic

【发布时间】：2013-06-05 16:19:43

【问题描述】：

我正在和朋友讨论一个优化问题，需要一些帮助来找到这个问题的答案，希望我可以进一步阅读一些官方文档。

有人告诉我，在生产构建设置中编译一个简单程序时（即：CCOPTS+=-O4，无调试等），以下代码：

#define COEFFICIENT_F  (5.0f)
...
...
float f = 1.0f / COEFFICIENT_F;

...会自动优化成这样的：

#define COEFFICIENT_F  (5.0f)
...
...
#define INV_COEFFICIENT_F (0.2f)
float f = 1.0f * INV_COEFFICIENT_F;

虽然，如果我正在为调试构建进行编译（即：CCOPTS+=-O0 DEBUG=-g），则代码不会在预处理器级别优化此类操作。

所以，我的问题是双重的：

传递给编译器的优化级别会影响预处理器做出的决定吗？ 例如，GCC 是否会自动执行此类转换，包括在预处理时预先计算逆系数，并将其存储在我的代码的数据段中，以及乘以而不是除以倒数？李>

谢谢！

【问题讨论】：

看看两者的汇编输出，比较一下？ fdiv vs fmul（或任何您系统的浮动操作码）将显示方式。虽然我不能直接回答你的两个问题......

Are constant C expressions evaluated at compile time or at runtime?的可能重复

【参考方案1】：

你的答案是：

没有。预处理按照标准中的定义执行，不受任何优化级别的影响。

您所说的优化不是在预处理时进行的，而是在从前端到代码生成器的漫长过程中。

【讨论】：

我什至不相信 2 是一种优化。无论优化器设置如何，编译器都会看到1.0 / 5.0，这将评估为0.2。

@***foe 该优化称为常量折叠，诚然不是一个非常高级的优化，但尽管如此。一些前端（在预处理之后）可能会执行这样的优化，但我认为这是不好的做法。啊，是的，它可能在 -O0 时执行。

但这会随着优化器设置而改变吗？

【参考方案2】：

这实际上取决于编译器的确切用法和确切情况。在您给出的确切示例中，如果编译器不知道1.0f/5.0f = 0.2f，就像1.0f*0.2f = 0.2f 一样（好吧，在这两种情况下，结果可能是0.1999996 或类似的东西。

现在，如果我们有一些编译器在编译过程中无法识别的数据：

 float f[] =  3.1415926f, 1.0f, 9.82f, 1.4142f ;
 float res[4]; 

 for(int i = 0; i < 4; i++)
    res[i] = f[i] / COEFFICIENT_F;

对比

 for(int i = 0; i < 4; i++)
    res[i] = f[i] * INV_COEFFICIENT_F;

它可能会产生一些差异（特别是在较低的优化级别，因为优化器不会用其他数学运算替换琐碎的数学运算，直到您至少达到 -O2）。

这会产生多大的差异取决于处理器架构。

要找出确切的差异，您必须编写一个小程序并测量它。 （做比四个更大的数字！）