gcc/clang 优化 uint8_t* 数组中 uint16_t 的 little-endian 负载

Question

鉴于以下情况：

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

uint16_t foo(uint8_t* x)
{
  uint16_t r = (x[1] << 8) | x[0];
  return r;
}

uint16_t bar(uint8_t* x)
{
  uint16_t r = ((uint16_t*) x)[0];
  return r;
}

在 x86_64 上，GCC 和 Clang 生成的代码类似于：

foo:                                    # @foo
        .cfi_startproc
# BB#0:                                 # %entry
        movzbl  (%rdi), %ecx
        movzbl  1(%rdi), %eax
        shll    $8, %eax
        orl     %ecx, %eax
        movzwl  %ax, %eax
        ret

bar:                                    # @bar
        .cfi_startproc
# BB#0:                                 # %entry
        movzwl  (%rdi), %eax
        ret

是否有任何理由不将 foo 优化为等同于 bar（即执行单个 16 位加载）？负载对齐？

Answer 1

我不写编译器，但我可以猜到：

编译器使用的标准优化技术都不会影响foo 中的代码。要检测它是否等同于bar，需要进行专门的优化以发现这种特定模式，并改为输出“改进的”代码。

那么，为什么没有对此进行具体优化呢？可能是通常的原因：

“投资回报不足”

换句话说，编码、调试和维护优化所花费的时间 - 以及检查该模式的每一行源代码所花费的额外编译时间 - 将淹没从中获得的任何好处。

当然，您已经拥有htons/ntohs。我就用那些。

负载对齐？

这很有趣，我不得不查一下。如果您的传入指针“x”不是字对齐的，那么bar 会在许多架构上崩溃，而foo 应该仍然可以工作。

但是 x86 架构允许未对齐的负载，因此即使对于未对齐的 x 值，这两个函数也应该可以工作。