为什么 GCC 的 -O3 标志有时会使我的代码比 -O2 慢？

GCC 优化标志 -O3 的意外性能影响

使用 GCC 优化代码时，用户遇到意外性能差异的情况并不罕见不同优化级别之间。在本例中，我们正在研究一种特定情况，其中 -O3 标志似乎使代码运行速度比 -O2 标志慢。

为了更好地理解该问题，让我们深入研究优化技术的细节GCC 在每个标志下使用：

优化级别-O3:

• GCC -O3 优化代码以获得最大性能，通常会产生最高效的可执行代码。
• 但是，这种级别的优化也可能导致使用的指令集发生变化，由于架构限制，可能会影响执行速度。

优化级别-O2：

• GCC -O2 旨在在代码效率和可预测性之间取得平衡。
• 它采用的优化通常可以提高性能，同时保持生成代码的一致性。

观察到的表现的解释区别：

在提供的代码的情况下，-O3 优化标志导致 GCC 在主循环内使用条件移动指令 (cmov)。该指令虽然在某些情况下有效，但可以将循环携带的依赖链延长两个时钟周期。

所讨论的循环迭代数组并根据每个索引处的值执行条件求和。使用-O2，GCC使用分支指令而不是cmov，这有效地将依赖链长度减少到单个时钟周期。这种较短的链可以实现更快的执行速度，特别是在数据已排序且可预测性较高的情况下。

软件分析和优化：

为了确认这些观察结果，代码使用 -O3 和 -O2 标志进行编译，并使用软件分析工具进行分析。结果表明，分支版本（使用 -O2 编译）确实比无分支版本（使用 -O3 编译）执行得更快。

尽管 -O3 理论上在优化上更加激进，但选择使用 cmov 指令在某些情况下可能会导致性能下降。这凸显了根据特定代码特征、数据模式和目标架构选择正确优化标志的重要性。

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