Gcc автоматически "разворачивает" операторы if?

Question

Скажем, у меня есть цикл, который выглядит следующим образом:

for(int i = 0; i < 10000; i++) {
    /* Do something computationally expensive */
    if (i < 200 && !(i%20)) {
        /* Do something else */
    }
}

где какая-то тривиальная задача застревает за оператором if, который выполняется всего несколько раз. Я всегда слышал, что "операторы if в циклах медленные!" Итак, в надежде на (незначительное) повышение производительности я разделил циклы на:

for(int i = 0; i < 200; i++) {
    /* Do something computationally expensive */
    if (!(i%20)) {
        /* Do something else */
    }
}

for(int i = 200; i < 10000; i++) {
    /* Do something computationally expensive */
}

Будет ли gcc (с соответствующими флагами, такими как -O3) автоматически разбивать один цикл на два, или он будет развернут только для уменьшения количества итераций?

Answer 1

Почему бы просто не разобрать программу и убедиться в этом? Но здесь мы идем. Это тестовая программа:

int main() {
    int sum = 0;
    int i;
    for(i = 0; i < 10000; i++) {
        if (i < 200 && !(i%20)) {
            sum += 0xC0DE;
        }
        sum += 0xCAFE;
    }
    printf("%d\n", sum);
    return 0;
}

и это интересная часть дизассемблированного кода, скомпилированного с gcc 4.3.3 и -o3:

0x08048404 <main+20>:   xor    ebx,ebx
0x08048406 <main+22>:   push   ecx
0x08048407 <main+23>:   xor    ecx,ecx
0x08048409 <main+25>:   sub    esp,0xc
0x0804840c <main+28>:   lea    esi,[esi+eiz*1+0x0]
0x08048410 <main+32>:   cmp    ecx,0xc7
0x08048416 <main+38>:   jg     0x8048436 <main+70>
0x08048418 <main+40>:   mov    eax,ecx
0x0804841a <main+42>:   imul   esi
0x0804841c <main+44>:   mov    eax,ecx
0x0804841e <main+46>:   sar    eax,0x1f
0x08048421 <main+49>:   sar    edx,0x3
0x08048424 <main+52>:   sub    edx,eax
0x08048426 <main+54>:   lea    edx,[edx+edx*4]
0x08048429 <main+57>:   shl    edx,0x2
0x0804842c <main+60>:   cmp    ecx,edx
0x0804842e <main+62>:   jne    0x8048436 <main+70>
0x08048430 <main+64>:   add    ebx,0xc0de
0x08048436 <main+70>:   add    ecx,0x1
0x08048439 <main+73>:   add    ebx,0xcafe
0x0804843f <main+79>:   cmp    ecx,0x2710
0x08048445 <main+85>:   jne    0x8048410 <main+32>
0x08048447 <main+87>:   mov    DWORD PTR [esp+0x8],ebx
0x0804844b <main+91>:   mov    DWORD PTR [esp+0x4],0x8048530
0x08048453 <main+99>:   mov    DWORD PTR [esp],0x1
0x0804845a <main+106>:  call   0x8048308 <__printf_chk@plt>

Итак, как мы видим, для этого конкретного примера, нет, это не так. У нас есть только один цикл, начинающийся с main+32 и заканчивающийся на main+85. Если у вас проблемы с чтением ассемблерного кода ecx = i; ebx = сумма

Но, тем не менее, ваш пробег может варьироваться - кто знает, какие эвристики используются для этого конкретного случая, поэтому вам придется скомпилировать код, который вы имели в виду, и посмотреть, как более длинные / более сложные вычисления влияют на оптимизатор.

Несмотря на то, что на любом современном процессоре предсказатель ветвления будет очень хорош в таком простом коде, вы не увидите значительных потерь производительности в любом случае. Какая потеря производительности, возможно, из-за нескольких неправильных прогнозов, если ваш интенсивный вычислительный код требует миллиардов циклов?