c - gcc/clang 对 uint8_t* 数组中 uint16_t 的小端加载进行优化

Question

鉴于以下情况:

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

uint16_t foo(uint8_t* x)
{
  uint16_t r = (x[1] << 8) | x[0];
  return r;
}

uint16_t bar(uint8_t* x)
{
  uint16_t r = ((uint16_t*) x)[0];
  return r;
}

在 x86_64 上，GCC 和 Clang 都会生成类似于以下内容的代码:

foo:                                    # @foo
        .cfi_startproc
# BB#0:                                 # %entry
        movzbl  (%rdi), %ecx
        movzbl  1(%rdi), %eax
        shll    $8, %eax
        orl     %ecx, %eax
        movzwl  %ax, %eax
        ret

bar:                                    # @bar
        .cfi_startproc
# BB#0:                                 # %entry
        movzwl  (%rdi), %eax
        ret

是否有任何原因导致 foo 没有优化为与 bar 等效(即执行单个 16 位加载)？负载对齐？

Answer 1

我不编写编译器，但我可以有很好的猜测:

编译器使用的标准优化技术都不会影响 foo 中的代码。要检测它是否与 bar 等效，需要进行特定的优化来发现此特定模式，并输出“改进的”代码。

那么，为什么没有对此进行具体的优化呢？可能是通常的原因:

"Insufficient return on investment"

换句话说，编码、调试和维护优化所花费的时间 - 以及检查此模式的每一行源代码所花费的额外编译时间 - 将淹没从中获得的任何好处。

当然，您已经有了 htons/ntohs。我就用那些。

Alignment of loads?

这很有趣，我必须查一下。如果您的传入指针“x”未字对齐，则 bar 在许多架构上会崩溃，而 foo 应该仍然可以工作。

但是 x86 架构允许未对齐的负载，因此即使对于未对齐的 x 值，这两个函数也应该起作用。