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简明x86汇编语言教程(7)

时间:2010-01-10

5.0 编译优化概述

优化是一件非常重要的事情。作为一个程序设计者,你肯定希望自己的程序既小又快。DOS时代的许多书中都提到,“某某编译器能够生成非常紧凑的代码”,换言之,编译器会为你把代码尽可能地缩减,如果你能够正确地使用它提供的功能的话。目前,Intel x86体系上流行的C/C++编译器,包括Intel C/C++ Compiler, GNU C/C++ Compiler,以及最新的Microsoft和Borland编译器,都能够提供非常紧凑的代码。正确地使用这些编译器,则可以得到性能足够好的代码。

但是,机器目前还不能像人那样做富于创造性的事情。因而,有些时候我们可能会不得不手工来做一些事情。

使用汇编语言优化代码是一件困难,而且技巧性很强的工作。很多编译器能够生成为处理器进行过特殊优化处理的代码,一旦进行修改,这些特殊优化可能就会被破坏而失效。因此,在你决定使用自己的汇编代码之前,一定要测试一下,到底是编译器生成的那段代码更好,还是你的更好。

本章中将讨论一些编译器在某些时候会做的事情(从某种意义上说,本章内容更像是计算机专业的基础课中《编译程序设计原理》、《计算机组成原理》、《计算机体系结构》课程中的相关内容)。本章的许多内容和汇编语言程序设计本身关系并不是很紧密,它们多数是在为使用汇编语言进行优化做准备。编译器确实做这些优化,但它并不总是这么做;此外,就编译器的设计本质来说,它确实没有义务这么做——编译器做的是等义变换,而不是等效变换。考虑下面的代码:

// 程序段1
int gaussianSum(){
 int i, j=0;

for(i=0; i<100; i++) j+=i;

return j;
}

好的,首先,绝大多数编译器恐怕不会自作主张地把它“篡改”为

// 程序段1(改进1)
int gaussianSum(){
 int i, j=0;

for(i=1; i<100; i++) j+=i;

return j;
}

多数(但确实不是全部)编译器也不会把它改为

// 程序段1(改进2)
inline int gaussianSum(){
 return 5050;
}

这两个修改版本都不同于原先程序的语义。首先我们看到,让i从0开始是没有必要的,因为j+=i时,i=0不会做任何有用的事情;然后是,实际上没有必要每一次都计算1+...+100的和——它可以被预先计算,并在需要的时候返回。

这个例子也许并不恰当(估计没人会写出最初版本那样的代码),但这种实践在程序设计中确实可能出现。我们把改进2称为编译时表达式预先计算,而把改进1成为循环强度削减。

然而,一些新的编译器的确会进行这两种优化。不过别慌,看看下面的代码:

// 程序段2
int GetFactorial(int k){
 int i, j=1;

if((k<0) || (k>=10)) return -1;

if((k<=1)) return 1

for(i=1; i<k; i++) j*=i;

return j;
}