オプション沼(14) 最適化で以下省略なコード書いてみました。gcc -O3オプション

Joseph Halfmoon

別シリーズのRust記事にて時間計測しようとしたらばコンパイラの最適化のために計測対象が「消えてた」件これあり、ありがち？今回こちらでは消えて（飛ばされてしまう）ｃ言語コードをあえて作成しgccの最適化オプションの「威力」を痛感してみたいと思います。最適化は奥深いのでまたやるつもりですが。

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※動作確認に Windows11 WSL2上のUbuntu 20.04 LTS を使用しています。gccのバージョンは9.4.0です

最適化でなかったことにされるコード

なにかベンチマーク的なコードを書いたときにやりがちじゃないかと思います。「いろいろ計算しているけど、ほとんど何もしてない」ことをコンパイラ様に見抜かれてしまうコードを書いてしまうこと。現代のコンパイラ様はそんなコードをお目こぼしはしません。バッサリ。

今回はあえて、「多分消えるんじゃないか」というコードを書いて、gccの-O3オプションを味わってみたいと思います。多分、-O3でも-O2でも変わらんと思うが。ターゲットの「意味なし」C言語コードが以下に。別シリーズのRust記事にあわせて雰囲気だけは行列積を求める感じのもの。

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

#define ARRAYSIZE (100)


int main(int argc, char const *argv[])
{
    uint32_t array_a[ARRAYSIZE][ARRAYSIZE];
    uint32_t array_b[ARRAYSIZE][ARRAYSIZE];
    uint32_t array_c[ARRAYSIZE][ARRAYSIZE];

    for (int y=0; y<ARRAYSIZE; y++) {
        for (int x=0; x<ARRAYSIZE; x++) {
            array_a[y][x] = 0;
        }
    }
    for (int y=0; y<ARRAYSIZE; y++) {
        for (int x=0; x<ARRAYSIZE; x++) {
            array_b[y][x] = 0;
        }
    }
    for (int y=0; y<ARRAYSIZE; y++) {
        for (int x=0; x<ARRAYSIZE; x++) {
            array_c[y][x] = 0;
            for (int i=0; i<ARRAYSIZE; i++) {
                array_c[y][x] += array_a[y][i] * array_b[i][x];
            }
        }
    }

    printf("[5][5] = %d\n", array_c[5][5]);
    return 0;   
}

最適化せずにビルドしたときのコマンドラインが以下に。後で gdb で動作の様子を探るので、-g オプション付けとります。