Std:: array с агрегатной инициализацией в g++ генерирует огромный код

В g++ 4.9.2 и 5.3.1 этот код компилируется за несколько секунд и создает исполняемый файл размером 52 776 байт:

#include <array>
#include <iostream>

int main()
{
    constexpr std::size_t size = 4096;

    struct S
    {
        float f;
        S() : f(0.0f) {}
    };

    std::array<S, size> a = {};  // <-- note aggregate initialization

    for (auto& e : a)
        std::cerr << e.f;

    return 0;
}

Увеличение size видимому, увеличивает время компиляции и размер исполняемого файла линейно. Я не могу воспроизвести это поведение ни clang 3.5, ни Visual C++ 2015. Использование -Os не имеет значения.

$ time g++ -O2 -std=c++11 test.cpp
real    0m4.178s
user    0m4.060s
sys     0m0.068s

Проверка кода сборки показывает, что инициализация a развернута, и генерируется 4096 команд movl:

main:
.LFB1313:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbx
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 3, -16
    subq    $16384, %rsp
    .cfi_def_cfa_offset 16400
    movl    $0x00000000, (%rsp)
    movl    $0x00000000, 4(%rsp)
    movq    %rsp, %rbx
    movl    $0x00000000, 8(%rsp)
    movl    $0x00000000, 12(%rsp)
    movl    $0x00000000, 16(%rsp)
       [...skipping 4000 lines...]
    movl    $0x00000000, 16376(%rsp)
    movl    $0x00000000, 16380(%rsp)

Это происходит только тогда, когда T имеет нетривиальный конструктор и массив инициализируется с помощью {}. Если я сделаю любое из следующего, g++ сгенерирует простой цикл:

  1. Удалить S::S();
  2. Удалите S::S() и инициализируйте S::f в классе;
  3. Удалить агрегатную инициализацию (= {});
  4. Компилировать без -O2.

Я все за развертывание цикла как оптимизацию, но я не думаю, что это очень хороший вариант. Прежде чем сообщить об этом как об ошибке, может ли кто-нибудь подтвердить, является ли это ожидаемым поведением?

[править: я открыл новую ошибку для этого, потому что другие, кажется, не совпадают. Они были больше о долгом времени компиляции, чем о странном коде.]

Ответы

Ответ 1

Похоже, что есть связанный отчет об ошибке, Ошибка 59659 - избыточное время компиляции большого значения с нулевым инициализированным значением std:: array. Он считался "фиксированным" для 4.9.0, поэтому я рассматриваю этот тест либо регрессию, либо edgecase, не охватываемую патчем. Для чего стоит, два тестовых примера отчета об ошибках 1, 2 проявляют симптомы для меня как на GCC 4.9.0, так и на 5.3.1

Есть еще два связанных отчета об ошибках:

Ошибка 68203 - бесконечное время компиляции на struct с вложенным массивом пар с -std = С++ 11

Эндрю Пински 2015-11-04 07:56:57 UTC

Это, скорее всего, паук памяти, который генерирует множество параметров по умолчанию конструкторы, а не петлю над ними.

Тот, кто утверждает, является дубликатом этого:

Ошибка 56671 - Gcc использует большие объемы памяти и мощности процессора с большими С++ 11 битами

Джонатан Вакели 2016-01-26 15:12:27 UTC

Генерация инициализации массива для этого конструктора constexpr проблема:

  constexpr _Base_bitset(unsigned long long __val) noexcept
  : _M_w{ _WordT(__val)
   } { }

Действительно, если мы изменим его на S a[4096] {};, мы не получим проблемы.

Используя perf, мы видим, что GCC проводит большую часть своего времени. Во-первыхи:

perf record g++ -std=c++11 -O2 test.cpp

Затем perf report:

  10.33%  cc1plus   cc1plus                 [.] get_ref_base_and_extent
   6.36%  cc1plus   cc1plus                 [.] memrefs_conflict_p
   6.25%  cc1plus   cc1plus                 [.] vn_reference_lookup_2
   6.16%  cc1plus   cc1plus                 [.] exp_equiv_p
   5.99%  cc1plus   cc1plus                 [.] walk_non_aliased_vuses
   5.02%  cc1plus   cc1plus                 [.] find_base_term
   4.98%  cc1plus   cc1plus                 [.] invalidate
   4.73%  cc1plus   cc1plus                 [.] write_dependence_p
   4.68%  cc1plus   cc1plus                 [.] estimate_calls_size_and_time
   4.11%  cc1plus   cc1plus                 [.] ix86_find_base_term
   3.41%  cc1plus   cc1plus                 [.] rtx_equal_p
   2.87%  cc1plus   cc1plus                 [.] cse_insn
   2.77%  cc1plus   cc1plus                 [.] record_store
   2.66%  cc1plus   cc1plus                 [.] vn_reference_eq
   2.48%  cc1plus   cc1plus                 [.] operand_equal_p
   1.21%  cc1plus   cc1plus                 [.] integer_zerop
   1.00%  cc1plus   cc1plus                 [.] base_alias_check

Это не будет значить ни для кого, кроме разработчиков GCC, но все же интересно посмотреть, что занимает так много времени компиляции.

Clang 3.7.0 делает гораздо лучшую работу, чем GCC. В -O2 для компиляции требуется меньше секунды, получается гораздо меньший исполняемый файл (8960 байт) и эта сборка:

0000000000400810 <main>:
  400810:   53                      push   rbx
  400811:   48 81 ec 00 40 00 00    sub    rsp,0x4000
  400818:   48 8d 3c 24             lea    rdi,[rsp]
  40081c:   31 db                   xor    ebx,ebx
  40081e:   31 f6                   xor    esi,esi
  400820:   ba 00 40 00 00          mov    edx,0x4000
  400825:   e8 56 fe ff ff          call   400680 <[email protected]>
  40082a:   66 0f 1f 44 00 00       nop    WORD PTR [rax+rax*1+0x0]
  400830:   f3 0f 10 04 1c          movss  xmm0,DWORD PTR [rsp+rbx*1]
  400835:   f3 0f 5a c0             cvtss2sd xmm0,xmm0
  400839:   bf 60 10 60 00          mov    edi,0x601060
  40083e:   e8 9d fe ff ff          call   4006e0 <[email protected]>
  400843:   48 83 c3 04             add    rbx,0x4
  400847:   48 81 fb 00 40 00 00    cmp    rbx,0x4000
  40084e:   75 e0                   jne    400830 <main+0x20>
  400850:   31 c0                   xor    eax,eax
  400852:   48 81 c4 00 40 00 00    add    rsp,0x4000
  400859:   5b                      pop    rbx
  40085a:   c3                      ret    
  40085b:   0f 1f 44 00 00          nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]

С другой стороны, с GCC 5.3.1 без оптимизаций он компилируется очень быстро, но при этом создает исполняемый файл размером 95328. Компиляция с -O2 уменьшает размер исполняемого файла до 53912, но время компиляции занимает 4 секунды. Я определенно сообщаю об этом своей bugzilla.