CH8.7 查看编译器优化结果
8.7 查看编译的结果
编译器形成汇编代码做了很多事情，但是有些情况下他做的并不是很好，如果我们能够查看汇编代码并且有目的的优化那是最好不过了。
在gcc中可以使用-fsource-asm选项来查看c代码与汇编代码的对应关系，因为只加-S参数的话在.s文件中不会显示源代码只会显示行数。
gcc xx.c -S -fsource-asm
注意 如果你想看看编译器完全优化之后的样子，就不要开启-fsource-asm选项。
下面的例子展示了如何通过汇编代码来优化我们的程序：加入我们有这个一个程序：
void Func(int a[], int & r) {
int i;
for (i = 0; i < 100; i++) {
a[i] = r + i/2;
}
}
编译后该部分代码是这样的：
ALIGN 4 ; align by 4
PUBLIC ?Func@@YAXQAHAAH@Z ; mangled function name
?Func@@YAXQAHAAH@Z PROC NEAR ; start of Func
; parameter 1: 8 + esp ; a
; parameter 2: 12 + esp ; r
$B1$1: ; unused label
push ebx ; save ebx on stack
mov ecx, DWORD PTR [esp+8] ; ecx = a
xor eax, eax ; eax = i = 0
mov edx, DWORD PTR [esp+12] ; edx = r
$B1$2: ; top of loop
mov ebx, eax ; compute i/2 in ebx
shr ebx, 31 ; shift down sign bit of i
add ebx, eax ; i + sign(i) ;; == i + 1 ,because of division operation
sar ebx, 1 ; shift right = divide by 2
add ebx, DWORD PTR [edx] ; add what r points to
mov DWORD PTR[ecx+eax*4],ebx ; store result in array
add eax, 1 ; i++
cmp eax, 100 ; check if i < 100
jl $B1$2 ; repeat loop if true
$B1$3: ; unused label
pop ebx ; restore ebx from stack
ret ; return
ALIGN 4 ; align
?Func@@YAXQAHAAH@Z ENDP ; mark end of procedure
上面代码比较好懂，但是有个一个部分我是看了好久然后跟实验室同学讨论过后才明白，就是shr ebx, eax \n add ebx, eax这两步为什么要有i + sign(i)操作呢？
CSAPP上有详细的讲计算机补码的除法运算那一部分有讲：除法的补救部分，对于除数是2的指数可以用以为操作来计算，但是当被除数是负数的时候(第一位是1)，单纯的移位不能得到正确的结果，但是有一个技巧就是对被除数加上一个“偏置”然后移位，比如说a / (2^k) 在计算机里面a是用a的补码表示的，计算方法就是 ： (a_补 + 2^k-1) >> k; 如果a是正数就直接a>>k;
对应于上面汇编，因为除数是2（源代码里对应 "i / 2"）所以如果i<0要对i进行"+2^1-1 = +1"操作，如果i>0就+0，正好对应+sign(i) 操作，不得不说编译器还真TM智能。
上面代码我们可能我们每天都会写，但是仔细阅读上面汇编我们可能发现如下问题：
1. i+sign(i)然后移位的操作虽然很秀，但是根本没必要，因为通过代码我们知道i是loop counter，不可能会小于0，所以除2操作直接移位就可以了；
2. add ebx, DWORD PTR [edx] ; add what r points to 这一步在循环中反复被执行，而我们知道这对应着一步访存操作，因为函数里面我们传的是&r,我们不知道r会不会在某一时刻改变，所以只能每次loop都重新从内存中load一遍，非常的耗时。
3. 由于r + i/2 是i的阶跃函数，所以我们可以把这个循环给展开来。
针对以上三点，我们修改后的代码如下：
void Func(int a[], int & r) {
unsigned int i;
int Induction = r;
for (i = 0; i < 100; i += 2) {
a[i] = Induction;
a[i+1] = Induction;
Induction++;
}
}
编译后的代码如下：
ALIGN 4 ; align by 4
PUBLIC ?Func@@YAXQAHAAH@Z ; mangled function name
?Func@@YAXQAHAAH@Z PROC NEAR ; start of Func
; parameter 1: 4 + esp ; a
; parameter 2: 8 + esp ; r
$B1$1: ; unused label
mov eax, DWORD PTR [esp+4] ; eax = address of a
mov edx, DWORD PTR [esp+8] ; edx = address in r
mov ecx, DWORD PTR [edx] ; ecx = Induction
lea edx, DWORD PTR [eax+400] ; edx = point to end of a
$B2$2: ; top of loop
mov DWORD PTR [eax], ecx ; a[i] = Induction;
mov DWORD PTR [eax+4], ecx ; a[i+1] = Induction;
add ecx, 1 ; Induction++;
add eax, 8 ; point to a[i+2]
cmp edx, eax ; compare with end of array
ja $B2$2 ; jump to top of loop
$B2$3: ; unused label
ret ; return from Func
ALIGN 4
; mark_end;
