gcc 如何将 sin(x) 和 cos(x) 的单独调用优化为单个 sincos？

Question

这个c++代码是

#include<cmath>
double f1(double a){
    return std::cos(a);
}

double f2(double a){
    return std::cos(a) + std::sin(a);
}

被编译成以下程序集（https://godbolt.org/z/Y578h1TKx）

f1(double):
        jmp     cos
f2(double):
        sub     rsp, 24
        lea     rdi, [rsp+8]
        mov     rsi, rsp
        call    sincos
        movsd   xmm0, QWORD PTR [rsp+8]
        addsd   xmm0, QWORD PTR [rsp]
        add     rsp, 24
        ret

这是否意味着 gcc 知道 glibc 的标准函数并且拥有针对使用它们的特定情况的优化技术？

Answer 1

编译 GCC 本身时，您指定一个目标三元组，其中包含有关平台的信息以及（可能间接）编译后的 GCC 将编译的目标上使用的 C 标准库实现的信息。

例如，

x86_64-linux-gnu

是一个典型的目标三元组，适用于在 x86_64 处理器上运行 Linux 并使用 glibc 作为 C 标准库实现的目标。

同样，

x86_64-linux-musl

将是一个类似的目标，但使用 musl C 标准库实现。

此外还有

-m

编译器开关（例如

-mglibc

、

-mmusl

...）来更改假定的目标 C 标准库实现。

通过这种方式，GCC 知道目标是否支持非标准

sincos

函数，如果支持，那么它可以重写对

std::cos

和

std::sin

的调用，它们的语义始终是已知的，因为它们是由 C++ 和 C 标准指定，以您所看到的方式调用

sincos

。

例如，如果您使用 uclibc C 标准库实现对 Linux 目标使用

-muclibc

进行编译，则 GCC 会假定

sincos

不存在，并且不会重写为

sincos

。 （虽然我认为uclibc确实支持sincos。）

使用默认配置（即没有任何

-std=c*

或

-ansi

标志），编译器可以重写非标准

sincos

函数，即使

sincos

不是任何标准保留的名称，并且因此，用户可以将其用于不同的目的，因为 GCC 的默认选项假定 GNU 扩展（即

-std=gnu++XX

而不是

-std=c++XX

），不严格符合标准。

不幸的是，即使在严格的标准一致性模式下，GCC 仍然会执行这种转换，而这是不应该发生的。请参阅错误报告此处。