使用 icc 编译时我的程序无法正常运行

Question

我遇到了 icc 的问题，到目前为止我还没有找到任何解决方案。我的程序用gcc编译时运行正常，但用icc编译时显然不执行任何操作。不会发生运行时错误。程序结束得很快（几毫秒），但预计需要几秒钟（n = 10 亿大约需要 11 秒）。但是，如果我在最后打印总数，它就可以了。

这是一个小代码：

# include <stdlib.h>
# include <stdio.h>

double f(double x){
    double pi = 3.141592653589793;
    double value;
    value = 50.0 / (pi * (2500.0 * x * x + 1.0));
    return value;
}
int main (int argc, char *argv[]){
    double a = 0.0, b = 10.0, total = 0.0, x;
    unsigned long int i, n = 1000000000;

    for(i = 0; i < n; i++){
        x = ((n - i - 1) * a + (i) * b) / (n - 1);
        total = total + f(x);
    }
    total = (b - a) * total / (double) n;

    //printf("%f\n", total);
    return 0;
}

我还检查了它确实运行了循环并调用了函数 n 次。

有谁知道是什么导致了这个问题？

谢谢！

Answer 1

但是，如果我在最后打印总数，它就可以了。

这可能是 optimizing compiler 效果（合法，根据 C11 标准 n1570）。

由于您的程序中没有可见的side-effect（没有printf），因此允许编译器（根据as-if rule）将其优化为无操作程序。

对于GCC 或Clang 的某些版本，以及optimization flags 的某些版本，您可以观察到相同的情况。尝试使用gcc -O3 -S -fverbose-asm 编译您的代码并查看生成的汇编代码（您将观察到在Linux/x86-64 上使用GCC 8.1 生成的空main）

有谁知道是什么导致了这个问题？

您的代码，以及您对 C 的棘手 semantics 的误解。该实现的行为符合 C 标准（并且您的程序运行正常）。

顺便说一句，即使使用printf，理论上编译器也可以将您的程序优化为一个简单的常量printf。在实践中，当前的编译器（很遗憾）没有那么聪明。

如果您想要一些强大的基准测试，n 可能取决于程序参数（您仍然需要保留 printf，因为您想要一些可见的副作用）也许：

 unsigned long n = (argc<2)?1000:(unsigned long)atol(argv[1]);

在测量性能时，不要忘记在编译器中启用优化！

顺便说一句，几年后（在学习了更多的 CS 课程之后，包括一门关于编译的课程，和/或阅读了Dragon Book），您可能会尝试实现一些GCC plugin，这将能够优化您的功能将明确的printf（但仍将n 初始化为编译时常量）转换为main，只需调用一些printf 并在编译时执行循环计算total（这样的优化是合法的）。您会发现进行这样的优化需要大量的工作（当然是几个月，也许是几年！），并且not 可能适用于很多现有的程序，但您可以享受实现它的乐趣。

如果您对浮点计算感兴趣，请务必阅读floating point guide（这很棘手）。