问ARM GCC在优化过程中移除所需代码
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Stack Overflow用户

提问于 2021-11-21 03:37:48

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我有下面的代码，它完成了从16bpp图像到1bpp图像的非常基本的转换，代码按照预期运行，直到我启用了编译器优化，在这一点上我只得到了一个黑色图像。

#define RSCALE 5014709
#define GSCALE 9848225
#define BSCALE 1912602

uint16_t _convertBufferTo1bit(uint8_t* buffer, uint16_t size)
{
    uint8_t* dst_ptr = buffer;
    uint8_t* end_ptr = buffer + size;
    uint16_t pos = 0;
    uint8_t r, g, b, i;
    uint32_t lum;

    while(buffer < end_ptr)
    {
        for(i = 8; i > 0; i--)
        {
            r = (*buffer & 0xF8);
            g = ((*buffer & 0x07) << 5);
            buffer += 1;
            g |= (*buffer & 0x03);
            b = ((*buffer & 0x1F) << 3);
            buffer += 1;

            lum = ((RSCALE * r) + (GSCALE * g) + (BSCALE * b));
            if(lum > 0x7FFFFFFF)
            {
                //White
                dst_ptr[pos] |= (1 << (i-1));
            }
            else
            {
                //black
                dst_ptr[pos] &= ~(1 << (i-1));
            }
        }
        pos++;
    }

    return pos;
}

在查看反编译的程序集时，我可以看到编译器已经删除了if(lum > 0x7FFFFFFF)语句和所有相关的计算。有人能告诉我为什么吗？

-O0 -std=c++17 -Wall -Wextra

https://godbolt.org/z/GhPezzh33

-O1 -std=c++17 -Wall -Wextra

https://godbolt.org/z/bn1M4319h

c++

gcc

arm

stm32

compiler-optimization

回答 1

Stack Overflow用户

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发布于 2021-11-21 04:00:47

在此代码中：

lum = ((RSCALE * r) + (GSCALE * g) + (BSCALE * b));
if(lum > 0x7FFFFFFF)

RSCALE、GSCALE和BSCALE分别是5014709、9848225和1912602。假设在使用的C实现中int是32位，这些都是int常量。

r、g和b都是uint8_t类型，因此它们在乘法中被提升为int。

则((RSCALE * r) + (GSCALE * g) + (BSCALE * b))完全是使用int操作数生成int结果的计算。因此，编译器可以看到lum被分配了int结果的值，并且它有权假定结果在INT_MIN到INT_MAX的范围内。此外，它可以看到所有操作数都是非负的，因此不可能产生负结果，从而将可能的范围缩小到0到INT_MAX。这排除了将负值指定给uint32_t会导致包络到高值的可能性。因此，编译器可能会假设lum > 0x7FFFFFFF永远不是真的。

计算可能会溢出int，然后行为是未定义的，编译器仍然允许使用假设。

要更正此问题，请将每个乘法的至少一个操作数更改为unsigned。

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原文链接：

https://stackoverflow.com/questions/70054164

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