g++ -O3 比 -O2 优化得更好，添加了所有额外的优化[重复]

Question

这是我正在查看的函数：

template <uint8_t Size>
inline uint64_t parseUnsigned( const char (&buf)[Size] )
{
  uint64_t val = 0;
  for (uint8_t i = 0; i < Size; ++i)
    if (buf[i] != ' ')
      val = (val * 10) + (buf[i] - '0');
  return val;
}

我有一个测试工具，它通过所有可能的数字，大小为 5，左填充空格。我正在使用 GCC 4.7.2。当我用 -O3 编译后在 callgrind 下运行程序时，我得到：

I   refs:      7,154,919

当我使用 -O2 编译时，我得到：

I   refs:      9,001,570

好的，所以 -O3 提高了性能（我确认一些改进来自上述功能，而不仅仅是测试工具）。但我不想完全从 -O2 切换到 -O3，我想找出要添加的特定选项。所以我咨询man g++ 以获取它说由-O3 添加的选项列表：

-fgcse-after-reload                         [enabled]
-finline-functions                          [enabled]
-fipa-cp-clone                              [enabled]
-fpredictive-commoning                      [enabled]
-ftree-loop-distribute-patterns             [enabled]
-ftree-vectorize                            [enabled]
-funswitch-loops                            [enabled]

所以我再次使用 -O2 编译，然后是上述所有选项。但这给了我比普通 -O2 更差的性能：

I   refs:      9,546,017

我发现将 -ftree-vectorize 添加到 -O2 会导致性能下降。但我不知道如何将 -O3 性能与任何选项组合相匹配。我该怎么做？

如果您想自己尝试，这里是测试工具（将上述parseUnsigned() 定义放在#includes 下）：

#include <cmath>
#include <stdint.h>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>

template <uint8_t Size>
inline void increment( char (&buf)[Size] )
{
  for (uint8_t i = Size - 1; i < 255; --i)
  {
    if (buf[i] == ' ')
    {
      buf[i] = '1';
      break;
    }

    ++buf[i];
    if (buf[i] > '9')
      buf[i] -= 10;
    else
      break;
  }
}

int main()
{
  char str[5];
  memset(str, ' ', sizeof(str));

  unsigned max = std::pow(10, sizeof(str));
  for (unsigned ii = 0; ii < max; ++ii)
  {
    uint64_t result = parseUnsigned(str);
    if (result != ii)
    {
      printf("parseUnsigned(%*s) from %u: %lu\n", sizeof(str), str, ii, result);
      abort();
    }
    increment(str);
  }
}

Answer 1

这里已经回答了一个非常相似的问题：https://stackoverflow.com/a/6454659/483486

我已经复制了下面的相关文字。

更新：There are questions about it in GCC WIKI：

• “-O1（-O2、-O3 或 -Os）是否等同于单独的 -foptimization 选项？”

没有。首先，单个优化选项 (-f*) 不启用优化，需要 x > 0 的选项 -Os 或 -Ox。其次，-Ox 标志启用了许多不受任何单个 -f* 选项控制的优化。 There are no plans to add individual options for controlling all these optimizations.

• “-O1（-O2、-O3 或 -Os）启用了哪些特定标志？”

因平台和 GCC 版本而异。你可以让 GCC 告诉你它启用了哪些标志：

touch empty.c
gcc -O1 -S -fverbose-asm empty.c
cat empty.s