gcc -O0仍然优化了“未使用”的代码。有没有编译标志来改变它？

Question

正如我在this question提出的，gcc正在删除（是的，用-O0）一行代码_mm_div_ss(s1, s2);，可能是因为结果没有保存。但是，这个应该触发一个浮点异常，并提出SIGFPE，如果删除该调用不会发生。

问题：是否有一个标志或多个标志传递给gcc，以便代码按原样编译？我在想像fno-remove-unused，但我没有看到类似的东西。理想情况下，这将是一个编译器标志，而不必更改我的源代码，但如果不支持，那么是否有一些gcc属性/编译指示可用？

事情我已经尝试：

$ gcc --help=optimizers | grep -i remove 

没有结果。

$ gcc --help=optimizers | grep -i unused 

没有结果。

，并明确禁用所有死码/消除标志 - 注意，这是毫无无用的代码警告：

$ gcc -O0 -msse2 -Wall -Wextra -pedantic -Winline \ 
    -fno-dce -fno-dse -fno-tree-dce \ 
    -fno-tree-dse -fno-tree-fre -fno-compare-elim -fno-gcse \ 
    -fno-gcse-after-reload -fno-gcse-las -fno-rerun-cse-after-loop \ 
    -fno-tree-builtin-call-dce -fno-tree-cselim a.c 
a.c: In function ‘main’: 
a.c:25:5: warning: ISO C90 forbids mixed declarations and code [-Wpedantic] 
    __m128 s1, s2; 
    ^
$ 

---

源程序

#include <stdio.h> 
#include <signal.h> 
#include <string.h> 
#include <xmmintrin.h> 

static void sigaction_sfpe(int signal, siginfo_t *si, void *arg) 
{ 
    printf("%d,%d,%d\n", signal, si!=NULL?1:0, arg!=NULL?1:0); 
    printf("inside SIGFPE handler\nexit now.\n"); 
    exit(1); 
} 

int main() 
{ 
    struct sigaction sa; 

    memset(&sa, 0, sizeof(sa)); 
    sigemptyset(&sa.sa_mask); 
    sa.sa_sigaction = sigaction_sfpe; 
    sa.sa_flags = SA_SIGINFO; 
    sigaction(SIGFPE, &sa, NULL); 

    _mm_setcsr(0x00001D80); 

    __m128 s1, s2; 
    s1 = _mm_set_ps(1.0, 1.0, 1.0, 1.0); 
    s2 = _mm_set_ps(0.0, 0.0, 0.0, 0.0); 
    _mm_div_ss(s1, s2); 

    printf("done (no error).\n"); 

    return 0; 
} 

编译上述程序给出

$ ./a.out 
done (no error). 

更改线路

_mm_div_ss(s1, s2); 

到

s2 = _mm_div_ss(s1, s2); // add "s2 = " 

产生预期的结果：

$ ./a.out 
inside SIGFPE handler 

---

编辑更多的细节。

这似乎与_mm_div_ssdefinition上的__always_inline__属性有关。

$ cat t.c 
int 
div(int b) 
{ 
    return 1/b; 
} 

int main() 
{ 
    div(0); 
    return 0; 
} 


$ gcc -O0 -Wall -Wextra -pedantic -Winline t.c -o t.out 
$ 

（无警告或错误）

$ ./t.out 
Floating point exception 
$ 

VS下方（同样除了功能属性）

$ cat t.c 
__inline int __attribute__((__always_inline__)) 
div(int b) 
{ 
    return 1/b; 
} 

int main() 
{ 
    div(0); 
    return 0; 
} 

$ gcc -O0 -Wall -Wextra -pedantic -Winline t.c -o t.out 
$ 

（无警告或错误）

$ ./t.out 
$ 

添加函数属性__warn_unused_result__至少给出了一个有用的信息：

$ gcc -O0 -Wall -Wextra -pedantic -Winline t.c -o t.out 
t.c: In function ‘main’: 
t.c:9:5: warning: ignoring return value of ‘div’, declared with attribute warn_unused_result [-Wunused-result] 
    div(0); 
    ^

编辑：

在gcc mailing list一些讨论。最终，我认为一切都按预期工作。

Answer 1

GCC不会“优化”任何东西。它只是不会产生无用的代码。这似乎是一种非常普遍的错觉，即编译器应该生成一些纯粹的代码形式，并且对其进行的任何更改都是“优化”。哪有这回事。

编译器创建了一些代表代码含义的数据结构，然后它对该数据结构应用了一些转换，然后生成汇编器，然后汇编到指令中。如果你没有进行“优化”编译，这只意味着编译器只会尽可能少地生成代码。

在这种情况下，整个语句是无用的，因为它没有做任何事情，并立即扔掉（在扩展内联和内建的意味着它相当于写a/b;，不同之处在于写a/b;将发射关于statement with no effect的警告，而内建的可能不会被相同的警告处理）。这不是一种优化，编译器实际上不得不花费额外的努力去为无意义的语句发明意义，然后伪造一个临时变量来存储此语句的结果，然后将其丢弃。

你在找什么不是标志来禁用优化，但pessimization标志。我不认为任何编译器开发者浪费时间来实现这样的标志。除了可能作为一个愚人节玩笑。

Answer 2

我不是gcc内部专家，但似乎你的问题不是通过一些优化通过去除死代码。最有可能的是，编译器甚至不会考虑生成这个代码。

让我们减少一个普通的旧此外，从编译器特定的内在您的例子：

int foo(int num) { 
    num + 77; 
    return num + 15; 
} 

No code for + 77 generated：

foo(int): 
     push rbp 
     mov  rbp, rsp 
     mov  DWORD PTR [rbp-4], edi 
     mov  eax, DWORD PTR [rbp-4] 
     add  eax, 15 
     pop  rbp 
     ret 

当一个操作数有副作用，only that operand gets evaluated。尽管如此，组装中还没有增加。

但保存此结果为（即使未使用）变量强制编译器generate code for addition：

int foo(int num) { 
    int baz = num + 77; 
    return num + 15; 
} 

大会：

foo(int): 
    push rbp 
    mov  rbp, rsp 
    mov  DWORD PTR [rbp-20], edi 
    mov  eax, DWORD PTR [rbp-20] 
    add  eax, 77 
    mov  DWORD PTR [rbp-4], eax 
    mov  eax, DWORD PTR [rbp-20] 
    add  eax, 15 
    pop  rbp 
    ret 

以下仅仅是一个猜测，但我与编译器的经验构造，不生成未使用表达式的代码更自然，而不是稍后消除此代码。

我的建议是明确您的意图，并将表达式的结果放入 volatile（因此，优化程序不可移除）变量。

@Matthieu M指出，防止预先计算价值是不够的。因此，除了使用信号播放外，您应该使用记录的方式来执行所需的确切指令（可能为volatile内联汇编）。

Answer 3

为什么gcc不发出指定的指令？

编译器生成的代码必须具有标准指定的可观察行为。任何不可观察的东西都可以随意更改（和优化），因为它不会改变程序的行为（如指定的那样）。

你怎么能打败它提交？

诀窍是让编译器相信特定代码段的行为实际上是可观察的。

由于这是一个在微基准测试中经常遇到的问题，所以我建议您看一下（例如）Google-Benchmark如何解决这个问题。从benchmark_api.h我们得到：

template <class Tp> 
inline void DoNotOptimize(Tp const& value) { 
    asm volatile("" : : "g"(value) : "memory"); 
} 

的this syntax细节是枯燥的，我们的目的，我们只需要知道：

• "g"(value)告诉value作为输入的语句
• "memory"是编译时读/写屏障

所以，我们可以改变co德到：

asm volatile("" : : : "memory"); 

__m128 result = _mm_div_ss(s1, s2); 

asm volatile("" : : "g"(result) :); 

其中：

• 强制编译器认为s1和s2可能已被他们的初始化之间修改和使用
• 强制编译器认为该操作的结果被使用

不需要任何标志，它应该在任何优化级别工作（I t在-03处将其设置为https://gcc.godbolt.org/）。