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特定域計算的編譯器優化

發布時間:2023-09-25 04:59:51

㈠ 現代C/C++編譯器有多智能

最近在搞C/C++代碼的性能優化,發現很多時候自以為的優化其實編譯器早就優化過了,得結合反匯編才能看出到底要做什麼樣的優化。
請熟悉編譯器的同學結合操作系統和硬體談一談現代c/c++編譯器到底有多智能吧。哪些書本上的優化方法其實早就過時了?
以及程序員做什麼會讓編譯器能更好的自動優化代碼?
舉個栗子:
1,循環展開,大部分編譯器設置flag後會自動展開;
2,順序SIMD優化,大部分編譯器設置flag後也會自動優化成SIMD指令;
3,減少中間變數,大部分編譯器會自動優化掉中間變數;
etc.
查看代碼對應的匯編:
Compiler Explorer
【以下解答】
舉個之前看過的例子:
int calc_hash(signed char *s){ static const int N = 100003; int ret = 1; while (*s) { ret = ret * 131 + *s; ++ s; } ret %= N; if (ret < 0) ret += N; //注意這句 return ret;}
【以下解答】
舉個簡單例子,一到一百求和
#include int sum() { int ret= 0; int i; for(i = 1; i <= 100; i++) ret+=i; return ret;}int main() { printf("%d\n", sum()); return 0;}
【以下解答】
話題太大,碼字花時間…
先放傳送門好了。
請看Google的C++編譯器組老大Chandler Carruth的演講。這個演講是從編譯器研發工程師的角度出發,以Clang/LLVM編譯C++為例,向一般C++程序員介紹理解編譯器優化的思維模型。它講解了C++編譯器會做的一些常見優化,而不會深入到LLVM具體是如何實現這些優化的,所以即使不懂編譯原理的C++程序員看這個演講也不會有壓力。
Understanding Compiler Optimization - Chandler Carruth - Opening Keynote Meeting C++ 2015
演示稿:https://meetingcpp.com/tl_files/mcpp/2015/talks/meetingcxx_2015-understanding_compiler_optimization_themed_.pdf
錄像:https://www.youtube.com/watch?v=FnGCDLhaxKU(打不開請自備工具…)
Agner Fog寫的優化手冊也永遠是值得參考的文檔。其中的C++優化手冊:
Optimizing software in C++ - An optimization guide for Windows, Linux and Mac platforms - Agner Fog
要稍微深入一點的話,GCC和LLVM的文檔其實都對各自的內部實現有不錯的介紹。
GCC:GNU Compiler Collection (GCC) Internals
LLVM:LLVM』s Analysis and Transform Passes
========================================
反模式(anti-patterns)
1. 為了「優化」而減少源碼中局部變數的個數
這可能是最沒用的手工「優化」了。特別是遇到在高級語言中「不用臨時變數來交換兩個變數」這種場景的時候。
看另一個問題有感:有什麼像a=a+b;b=a-b;a=a-b;這樣的演算法或者知識? - 編程
2. 為了「優化」而把應該傳值的參數改為傳引用
(待續…)
【以下解答】
推薦讀一讀這里的幾個文檔:
Software optimization resources. C++ and assembly. Windows, Linux, BSD, Mac OS X
其中第一篇:http://www.agner.org/optimize/optimizing_cpp.pdf
講解了C++不同領域的優化思路和問題,還有編譯器做了哪些優化,以及如何代碼配合編譯器優化。還有優化多線程、使用向量指令等的介紹,推薦看看。
感覺比較符合你的部分需求。
【以下解答】
一份比較老的slides:
http://www.fefe.de/source-code-optimization.pdf
【以下解答】
利用C++11的range-based for loop語法可以實現類似python里的range生成器,也就是實現一個range對象,使得
for(auto i : range(start, stop, step))
【以下解答】
我覺得都不用現代。。。。寄存器分配和指令調度最智能了
【以下解答】
每次編譯poco庫的時候我都覺得很為難GCC
【以下解答】
有些智能並不能保證代碼變換前後語義是等價的
【以下解答】
誒誒,我錯了各位,GCC是可以藉助 SSE 的 xmm 寄存器進行優化的,經 @RednaxelaFX 才知道應該添加 -march=native 選項。我以前不了解 -march 選項,去研究下再來補充為什麼加和不加區別這么大。
十分抱歉黑錯了。。。以後再找別的點來黑。
誤導大家了,實在抱歉。(??ˇ?ˇ??)
/*********以下是並不正確的原答案*********/
我是來黑 GCC的。
最近在搞編譯器相關的活,編譯OpenSSL的時候有一段這樣的代碼:
BN_ULONG a0,a1,a2,a3; // EmmetZC 註:BN_ULONG 其實就是 unsigned longa0=B[0]; a1=B[1]; a2=B[2]; a3=B[3];A[0]=a0; A[1]=a1; A[2]=a2; A[3]=a3;
【以下解答】
提示:找不到對象
【以下解答】
忍不住抖個機靈。
私以為正常寫代碼情況下編譯器就能優化,才叫智能編譯器。要程序員絞盡腦汁去考慮怎麼寫代碼能讓編譯器更好優化,甚至降低了可讀性,那就沒有起到透明屏蔽的作用。
智能編譯器應該是程序猿要較勁腦汁才能讓編譯器不優化。
理論上是這樣的。折疊我吧。
【以下解答】
編譯器智能到每次我都覺得自己很智障。
【以下解答】
雖然題主內容里是想問編譯器代碼性能優化方面的內容,但題目里既然說到編譯器的的智能,我就偏一下方向來說吧。
有什麼更能展示編譯器的強大和智能?
自然是c++的模版元編程
template meta programming
簡單解釋的話就是寫代碼的代碼,寫的還是c++,但能讓編譯器在編譯期間生成正常的c++代碼。
沒接觸過的話,是不是聽上去感覺就是宏替換的加強版?感覺不到它的強大呢?
只是簡單用的話,效果上這樣理解也沒什麼
但是一旦深入下去,尤其翻看大神寫的東西,這明明看著就是c++的代碼,但TM怎麼完全看不懂他在干什麼?後來才知道這其實完全是另外一個世界,可是明明是另外一個世界的東西但它又可以用來做很多正常c++能做的事....
什麼?你說它好像不能做這個,不能做那個,好像做不了太多東西,錯了,大錯特錯。就像你和高手考試都考了100分的故事一樣,雖然分數一樣,但你是努力努力再努力才得了滿分,而高手只是因為卷面分只有100分.....在元編程面前,只有想不到,沒有做不到。
再回頭看看其他答案,編譯器順手幫你求個和,丟棄下無用代碼,就已經被驚呼強大了,那模板元編程這種幾乎能在編譯期直接幫你「生成」包含復雜邏輯的c++代碼,甚至還能間接「執行」一些復雜邏輯,這樣的編譯器是不是算怪獸級的強大?
一個編譯器同時支持編譯語法相似但結果不同卻又關聯的兩種依賴語言,這個編譯器有多強大多智能?
寫的人思維都要轉換幾次,編譯器轉著圈嵌著套翻著番兒地編譯代碼的代碼也肯定是無比蛋疼的,你說它有多強大多智能?
一個代碼創造另外一個代碼,自己能按照相似的規則生成自己,是不是聽上去已經有人工智慧的發展趨勢了?
上帝說,要有光,於是有了光。
老子曰,一生二,二生三,三生萬物。
信c++,得永生!
===
FBI WARNING:模板元編程雖然很強大,但也有不少缺點,尤其對於大型項目,為了你以及身邊同事的身心健康,請務必適度且謹慎的使用。勿亂入坑,回頭是岸。
【以下解答】
c++11的auto自動類型推斷算么....
【以下解答】
智能到開不同級別的優化,程序行為會不同 2333
【以下解答】
這個取決於你的水平

㈡ 編譯器優化怎麼定義

常見的優化和變新有:函數內嵌(inlining),無用代碼刪除(Dead code elimination),標准化循環結構(loop normalization),循環體展開(loop unrolling),循環體合並,分裂(loop fusion,loop fission),數組填充(array padding),等等。 優化和變形的目的是減少代碼的長度,提高內存(memory),緩存(cache)的使用率,減少讀寫磁碟,訪問網路數據的頻率。更高級的優化甚至可以把序列化的代碼(serial code)變成並行運算,多線程的代碼(parallelized,multi-threaded code)。

機器代碼的生成是優化變型後的中間代碼轉換成機器指令的過程。現代編譯器主要採用生成匯編代碼(assembly code)策略,而不直接生成二進制的目標代碼(binary object code)。即使在代碼生成階段,高級編譯器仍然要做很多分析,優化,變形工作。例如如何分配寄存器(register allocatioin),如何選擇合適的機器指令,如何合並幾句代碼成一句等等。

㈢ 編譯器的組成及各部分的功能及作用

1. 詞法分析 詞法分析器根據詞法規則識別出源程序中的各個記號(token),每個記號代表一類單詞(lexeme)。源程序中常見的記號可以歸為幾大類:關鍵字、標識符、字面量和特殊符號。詞法分析器的輸入是源程序,輸出是識別的記號流。詞法分析器的任務是把源文件的字元流轉換成記號流。本質上它查看連續的字元然後把它們識別為「單詞」。 2. 語法分析 語法分析器根據語法規則識別出記號流中的結構(短語、句子),並構造一棵能夠正確反映該結構的語法樹。 3. 語義分析 語義分析器根據語義規則對語法樹中的語法單元進行靜態語義檢查,如果類型檢查和轉換等,其目的在於保證語法正確的結構在語義上也是合法的。 4. 中間代碼生成 中間代碼生成器根據語義分析器的輸出生成中間代碼。中間代碼可以有若干種形式,它們的共同特徵是與具體機器無關。最常用的一種中間代碼是三地址碼,它的一種實現方式是四元式。三地址碼的優點是便於閱讀、便於優化。 5. 中間代碼優化 優化是編譯器的一個重要組成部分,由於編譯器將源程序翻譯成中間代碼的工作是機械的、按固定模式進行的,因此,生成的中間代碼往往在時間和空間上有很大浪費。當需要生成高效目標代碼時,就必須進行優化。 6. 目標代碼生成 目標代碼生成是編譯器的最後一個階段。在生成目標代碼時要考慮以下幾個問題:計算機的系統結構、指令系統、寄存器的分配以及內存的組織等。編譯器生成的目標程序代碼可以有多種形式:匯編語言、可重定位二進制代碼、內存形式。 7 符號表管理 符號表的作用是記錄源程序中符號的必要信息,並加以合理組織,從而在編譯器的各個階段能對它們進行快速、准確的查找和操作。符號表中的某些內容甚至要保留到程序的運行階段。 8 出錯處理用戶編寫的源程序中往往會有一些錯誤,可分為靜態錯誤和動態錯誤兩類。所謂動態錯誤,是指源程序中的邏輯錯誤,它們發生在程序運行的時候,也被稱作動態語義錯誤,如變數取值為零時作為除數,數組元素引用時下標出界等。靜態錯誤又可分為語法錯誤和靜態語義錯誤。語法錯誤是指有關語言結構上的錯誤,如單詞拼寫錯、表達式中缺少操作數、begin和end不匹配等。靜態語義錯誤是指分析源程序時可以發現的語言意義上的錯誤,如加法的兩個操作數中一個是整型變數名,而另一個是數組名等。

㈣ 應用編譯優化三種模式

應用編譯優化三種模式分別是:編譯時間優化模式、執行時間優化模式和代碼大小優化模式。
1、編譯時間優化模式:關注編譯速度的提升,以縮短應用程序高脊的編譯時間為目標。在這種模式下,編譯器會減少編譯時間,會降低應用程序的執行效率。
2、執行時間優化模式:關注應用程序的執行效率,以提高應用程序的性能為目標。在這種模式下,編譯器會優化應用程序的代碼,以提高執行效率,會增加編譯時間。
3、代碼大小優化模式:關注應用程序的大小,以減小應兆培用程序的體積為目標。族念唯在這種模式下,編譯器會減小應用程序的代碼大小,以減小應用程序的體積,會降低應用程序的執行效率。

㈤ 如何防止編譯器優化特定函數

在51環境下:options for target -> C51 -> emphasis選擇default (不要選擇size、speed)
優化標准:選擇 0:constant folding 即可保留所有垃圾語句

㈥ 應用編譯優化有什麼用

應用編譯優化的作用是:提高運行能力因為程序優化前,有3個變數需要3個寄存器,一次乘法運算。程序優化後,只有1個變數需要一個寄存器,沒有乘法運算。

並且這個優化看起來很微不足道,但實際上用途很廣。為了程序的可讀性和可維護性,大多數程序員應該還是會選用第一種方式。

寫3行程序而不是直接甩下一行int ticks = 491520讓後來讀程序的人摸不到頭腦。有了編譯器的優化,程序員既可以寫出易讀的程序又不必擔心性能受影響。

尤其是在嵌入式領域,很多低端晶元根本就沒有硬體乘法器,如果程序不做上述優化可能這3行代碼需要幾十個cycle,優化過後一個cycle就搞定。

應用編譯優化的級別:

第一級:代碼調整。

代碼調整是一種局部的思維方式;基本上不觸及演算法層級;它面向的是代碼,而不是問題; 所以:語句調整,用匯編重寫、指令調整、換一種語言實現、換一個編譯器、循環展開、參數傳遞優化等都屬於這一級。

第二級:新的視角。

新的視角強調的重點是針對問題的演算法;即選擇和構造適合於問題的演算法。

第三級:表驅動狀態機。

將問題抽象為另一種等價的數學模型或假想機器模型,比如構造出某種表驅動狀態機;這一級其實是第二級的延伸,只是產生的效果更加明顯,但它有其本身的特點。

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