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CS:app 读书笔记----循环体的机器级表示及优化

2008-07-16 21:50 281 查看
一段写好的C程序,会经过预处理,编译,链接,生成目标代码,生成可执行代码等几个步骤.其中文本源程序经历预处理到达汇编代码的过程中,编译器会对我们的代码进行相应的优化和调整.有时候,通过阅读(编译器生成的)汇编代码,可以学到很多东西.

在这里,所使用的编译平台是IA32下的GCC(version 3.2),我自己做实验的时候机器平台是(Windows XP Mingw-gcc 4.3.2)

首先来一段很简单的C程序:

1 int fib_w(int n)

2 {

3 int i = 1;

4 int val = 1;

5 int nval = 1;

6

7 while (i<n) {

8 int t = val+nval;

9 val = nval;

10 nval = t;

11 }

12

13 return val;

14 }

15
这段代码 描述的是 计算第N项fibonacci(菲波那西数列)的值.

有关fibonacci的介绍:

这个数列是意大利中世纪数学家斐波那契在<算盘全书>中提出的,这个级数的通项公式,除了具有a(n+2)=an+a(n +1)/的性质外,还可以证明 通项公式为:an=1/√[(1+√5/2) n-(1-√5/2) n](n=1,2,3.....) 这个通项公式中虽然 所有的an都是正整数,可是它们却是由一些无理数表示 出来的。



运行GCC

gcc -O2 fib_w.c -S


生成GUN汇编代码(GAS)


1 movl 8(%ebp), %eax

2 movl $1,%ebx

3 movl $1,%ecx

4 cmpl %eax,%ebx

5 jge .L9

6 leal -1(%eax),%edx

7 .L10:

8 leal (%ecx,%ebx),%eax

9 movl %ecx,%ebx

10 movl %eax,%eax

11 decl %edx

12 jnz .L10

13 .L9:

14

15 ---------------------------------------------------------

16 省略栈创建代码

上述代码 转换成某种扩展的C之后,是这样的


1int fib_w_goto(int n)

2
这样的循环结构,gun汇编器将其转换成了do-while结构,同时为了避免可能的do循环体首次执行,添加了相应的if判断。

而且我们发现这里,并没有出现我们一开始设置的变量i,而是出现了一个nmi的新变量,她的指等于n-i;这使得编译器只使用

三个寄存器作为循环变量,而不是原来的四个寄存器;其次,[u]
他把初始判定(i<n)优化成了(val<n),这样i就彻底消失了,这在编译器中是很常见的。最后,为了循环的连续执行,要保证i<=n,这样编译器就假设nmi是非负的了.因此只需要将nmi!=0。这样就在汇编中又少了一条指令.[/u]
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