gcc循环构造更改为汇编代码[重复]

Question

为什么 gcc 编译器在创建汇编代码时将 while 循环转换为 do-while 结构？我知道任何while循环都可以重写为do-while，例如在c中

while (test) { ... }

可以改写为

if ( !test ) goto skip;
do {
. . .
} while ( test );
skip:

Answer 1

基于 anatolyg 的回答，您可能想知道 为什么 do-while 构造更有效，特别是考虑到如图所示，测试已重复（因此生成的代码更大）。答案是，测试表达式通​​常可以在循环进入时被证明总是正确的，所以

    if ( !test ) goto skip;
loop:
    . . . // loop body
    if ( test ) goto loop;
skip:
    . . . // continue the program

可以简化为

loop:
    . . . // loop body
    if ( test ) goto loop;
    . . . // continue program

现在，为什么不与原始转换同时进行，如果编译器不能证明循环将至少循环一次，则避免原始转换？因为证明循环将至少循环一次的算法实际上是一个通用的 if 条件优化器。通常的优化顺序是这样的：

1. 将所有循环转换为“规范”形式（或多或少如上面的第一个代码块所示）
2. 进行大量优化，期望以规范形式出现循环，例如所示的 if 语句消除。
3. 在完成所有关心循环的事情后，尝试去规范化可以消除冗余的地方。

要知道的另一件事是，有时会故意留下重复的测试，因为编译器希望这样可以产生更好的运行时行为。例如，如果编译器有理由相信循环通常循环很多次，但不能证明它总是循环至少一次，那么条件分支指令循环上方几乎总是会落空，循环下方的条件分支几乎总是会跳转。在这种情况下，将它们分开可能会使 CPU 的分支预测器更加准确。作为现代乱序 CPU 速度的限制因素，分支预测准确性仅次于缓存友好性。

Answer 2

通常do-while 循环比while 循环更有效。由于编译器想要创建一个快速（而不是可读）的程序，它会将大多数 while 循环转换为 do-while 循环。

实际上，仅使用if 和goto（近似于汇编语言）来实现while 循环可以如下完成：

start:
    if ( !test ) goto skip;
    . . . // loop body
    goto start;
skip:
    ; // continue the program

这与do-while 实现等效但效率可能较低（因为后者在循环内的代码行少了1 行）：

    if ( !test ) goto skip;
loop:
    . . . // loop body
    if ( !test ) goto loop;
skip:
    ; // continue the program