编译器在优化代码时在汇编中做了什么？即 -O2 标志答案

【问题标题】：What does the compiler do in assembly when optimizing code? ie -O2 flag编译器在优化代码时在汇编中做了什么？即 -O2 标志
【发布时间】：2013-12-05 08:39:12
【问题描述】：

因此，当您在编译 C++ 时添加优化标志时，它会运行得更快，但这是如何工作的呢？有人能解释一下大会中到底发生了什么吗？

【问题讨论】：

标签： c++ compiler-optimization

【解决方案1】：

这意味着您让编译器在编译时进行额外的工作/分析，因此您可以在运行时获得一些额外宝贵的 CPU 周期的回报。最好用一个例子来解释。

考虑这样的循环：

const int n = 5;
for (int i = 0; i < n; ++i)
  cout << "bleh" << endl;

如果你在没有优化的情况下编译它，编译器不会为你做任何额外的工作——为此代码生成的程序集 sn-p 很可能是比较和跳转指令的字面翻译。（这不是最快的，只是最直接的）

但是，如果您编译 WITH 优化，编译器可以轻松地 inline 这个循环，因为它知道上限永远不会改变，因为 n 是 const。（即它可以直接复制重复的代码5次，而不是比较/检查终止循环条件）。

这是另一个优化函数调用的例子。以下是我的整个程序：

#include <stdio.h>
static int foo(int a, int b) {
  return a * b;
} 


int main(int argc, char** argv) {
  fprintf(stderr, "%d\n", foo(10, 15));
  return 0;
}

如果我在 x86 机器上使用 gcc foo.c 编译此代码而不进行优化，我的程序集如下所示：

movq    %rsi, %rax
movl    %edi, -4(%rbp)
movq    %rax, -16(%rbp)
movl    $10, %eax      ; these are my parameters to
movl    $15, %ecx      ; the foo function
movl    %eax, %edi
movl    %ecx, %esi
callq   _foo
; .. about 20 other instructions ..
callq   _fprintf

在这里，它没有优化任何东西。它使用我的常量值加载寄存器并调用我的foo 函数。但是看看我是否使用-O2 标志重新编译：

movq    (%rax), %rdi
leaq    L_.str(%rip), %rsi
movl    $150, %edx
xorb    %al, %al
callq   _fprintf

编译器非常聪明，它甚至不再调用foo。它只是内联它的返回值。

【讨论】：

非常酷！当你也做调用函数之类的事情时有什么不同吗？
@TidusSmith 用更深入的例子更新了答案。希望你觉得它有用。

【解决方案2】：

大部分优化发生在编译器的中间表示中，然后才生成程序集。您绝对应该查看 Agner Fog 的 Software optimization resources。第 1 手册的第 8 章通过示例描述了编译器执行的优化。

【讨论】：