シンクリッジ - Backup : Diff of 技術系備忘録/C++/最適化小手先テクニック/”エイリアスを使わないと仮定する”の意味

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+VC++には（それ以外のコンパイラにもきっと）、"エイリアスを使わないと仮定する"(/Ow,/Oa)という最適化オプションが用意されています。
+このオプションは、"サイズ優先"とか"実行速度優先"という最適化にしても有効にはならず、明示的に有効にしないといけないものなので、恩恵に預かっているケースは少ないと思います。
+まずリスト１に例を挙げます。上段がC++のソースコード。下段がコンパイラが出力したアセンブラコードです。
+-List1
+--ソース
+#prettify{{
+void MemClear(int *pSize,char *pBuffer)
+{
+    for(int i=0; i<*pSize; i++ ){
+    	pBuffer[i] = 0;
+    }
+}
+}}
+--出力
+#prettify{{
+void MemClear(int *pSize,char *pBuffer)
+{
+    mov  ecx, pSize
+    xor  eax, eax
+    cmp  DWORD PTR [ecx], eax
+    jle  SHORT LABEL2
+LABEL1		// ループ戻り先(このラベルは次のmovの下でいい気がする…)
+    mov  edx,pBuffer			// クリアするバッファを取得
+    and  BYTE PTR [eax+edx],0	// １バイトクリア
+    inc  eax					// カウンタをインクリメント
+    cmp  eax, DWORD PTR [ecx]	// クリアサイズとカウンタを比較して
+    jl   SHORT LABEL1			// まだ途中ならLABEL1に戻って繰り返す
+LABEL2
+    ret
+}
+}}
+このコードは一見してわかるように、指定された領域のメモリをクリアする関数です。
+出力されたコードをみると、コンパイラはとても素直に最適化されていないコードを吐き出していることがわかります。
+今回の最適化オプションは、このような繰り返し処理を効率良いコードにする為の物です。リスト２。
+-List2
+--ソース
+#prettify{{
+// "エイリアスを使わないと仮定する"を有効
+#pragma optimize ( "a", on )
+void MemClear(int *pSize,char *pBuffer)
+{
+    for(int i=0; i<*pSize; i++ ){
+    	pBuffer[i] = 0;
+    }
+}
+#pragma optimize ( "", on ) // 元に戻す
+}}
+--出力
+#prettify{{
+void MemClear(int *pSize,char *pBuffer)
+{
+    mov	 eax, pSize
+    mov	 ecx, DWORD PTR [eax]
+    test	ecx, ecx
+    jle	 SHORT LABEL1
+    mov	 edx, ecx
+    push	edi
+    mov	 edi, pBuffer
+    xor	 eax, eax
+    shr	 ecx, 2		// クリアサイズ（の1/4。32BITで処理する為）
+    rep stosd		// 一気にクリア
+    mov	 ecx, edx
+    and	 ecx, 3		// クリアサイズ（の４で割った余り）
+    rep stosb		// 一気にクリア
+    pop	 edi
+LABEL1
+    ret
+}
+}}
+リスト１と比べると、繰り返し処理(条件分岐)も無くなっており、見るからに早そうです。
+本ネタで重要だと思うのは以下になります。
+なぜ、リスト１はリスト２のように最適化されないかというと、
+コンパイラは、繰り返しの条件であるクリアサイズ(*pSize)が、pBufferの示すバッファに値を書き込むことで、書き換えられてしまうかもしれない。
+と考えるからです。
+リスト２は、"エイリアスを使わないと仮定する"としているので、コンパイラは、pSizeとpBufferの領域がダブることはない。という前提があるので最適化されたコードを出力出来ます。
+ここまでの説明だと、"エイリアスを使わないと仮定する"を常に有効にすることで、何も考えずに今以上に最適化されるのではないか。と思ってしまうかもしれませんが、それは危険です。
+むやみやたらに最適化させると、ソースコード的には正しいけれど、その通りに動いてくれないコードが出力される可能性があります。
+僕の個人的意見では、"エイリアスを使わないと仮定する"は無効にしたまま、ソースコード上で最適化される書き方をするという手段が吉だと思います。
+例えばリスト３のようにします。
+-List3
+--ソース
+#prettify{{
+void MemClear(int *pSize,char *pBuffer)
+{
+    int nSize = *pSize;		// サイズをローカル変数にコピー
+    for(int i=0; i<nSize; i++ ){
+    	pBuffer[i] = 0;
+    }
+}
+}}
+--出力
+#prettify{{
+（リスト２と同じコードなので割愛）
+}}
+最初にクリアサイズ(*pSize)をローカル変数にコピーして、そのローカル変数がforを抜ける条件であると書くことで、
+pBufferへの書き込みによってループ条件が変わることはないので、コンパイラは最適化されたコードを出力できます。
+以上のことから、自分の個人的意見を言わせてもらうと、
+"エイリアスを使わないと仮定する"最適化オプションは使わないほうが吉。
+使うことで最適化されるケースがあるのであれば、コードの書き方を工夫することで最適化するのが吉。
+"エイリアスを使わないと仮定する"最適化オプションの利用法としては、
+無効の場合と有効の場合とで、出力されるアセンブラを比較して、
+もし有効にすることで最適化されるようなケースがあったなら、そこはまだコードの書き方を工夫できる。
+という判断材料として"エイリアスを使わないと仮定する"を使用するのが吉と思われます。
+/*
+最近のコンパイラは優秀だと改めて思いました。
+for文でメモリクリアって、昔は rep stosd とか使ってくれなかった気がします。
+今回の例であるメモリクリアであれば memset とか使うのが常識なのですが、memsetだとBYTE値でしか埋めれないので、16Bit値や32Bit値で埋めたいときは for ループを使うしかないのですが、その場合でも rep stosd とか使ってくれるようになってました。
+なお、かといって memset を使わずに for でメモリクリアを実装しなきゃならないかというと、一概にはそう言えません。
+VC++（他のコンパイラは良く知りません）には、組み込み関数という仕組みがあって、memset は組み込み関数として用意されていますので、memset を使うことによるパフォーマンスの低下はまず無いでしょう。（組み込み関数を有効にする必要があります）
+*/

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- Cur: 2016-04-01 (Fri) 13:26:06 takatsuka

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