gccとclangのラムダ式に関する最適化具合の違い

gccとclangでclangの方が顕著に最適化してくれてる例を見つけたのでメモがてら。

環境は

• GCC 4.9.2 20150212 (Red Hat 4.9.2-6)
• clang 3.5.0 (tags/RELEASE_350/final)

です。

テストコード

test.cpp

class S
{
private:
    int a;
    int b;
    int c;

public:
    S(const int aa, const int bb, const int cc)
    : a(aa), b(bb), c(cc) {}

    int A() const
    {
        return a;
    }

    int B() const
    {
        return b;
    }

    int C() const
    {
        return c;
    }
};

template<typename F, typename G>
int Func(const S& s, const G& g, const F& f)
{
    return f((s.*g)());
}
template<typename F, typename G>
int Func(const S& s, const G& g1, const G& g2, const F& f)
{
    return f((s.*g1)(), (s.*g2)());
}

int P(const S& s)
{
    return Func(s, &S::A, [](int a)
    {
        return a*5;
    });
}
int p(const S& s)
{
    return s.A()*5;
}

int Q(const S& s)
{
    return Func(s, &S::A, &S::C, [](int a, int c)
    {
        return a+c;
    });
}

int q(const S& s)
{
    return s.A()+s.C();
}

を、まずclang++でコンパイルしてasmにします。

clang++ -std=c++11 test.cpp -S -O3

すると、

# P
imull   $5, (%rdi), %eax
retq

# p
imull   $5, (%rdi), %eax
retq

# Q
movl    8(%rdi), %eax
addl    (%rdi), %eax
retq

# q
movl    8(%rdi), %eax
addl    (%rdi), %eax
retq

うん、ちゃんとP=pでQ=qですね。最適化してくれてます。

一方、gccで

g++ -std=c++11 main.cpp -S -O3

とコンパイルすると

# P
subq    $8, %rsp
call    _ZNK1S1AEv
addq    $8, %rsp
leal    (%rax,%rax,4), %eax
ret

# p
movl    (%rdi), %eax
leal    (%rax,%rax,4), %eax
ret

# Q
pushq   %rbp
pushq   %rbx
movq    %rdi, %rbx
subq    $8, %rsp
call    _ZNK1S1CEv
movq    %rbx, %rdi
movl    %eax, %ebp
call    _ZNK1S1AEv
addq    $8, %rsp
addl    %ebp, %eax
popq    %rbx
popq    %rbp
ret

# q
movl    8(%rdi), %eax
addl    (%rdi), %eax
ret

なんか律儀にcallしちゃってくれてますね・・・。

というわけでgccよりclangの方が良く最適化してくれてるという結果でした。

なお、*5の計算にclangはimulを使っている一方でgccはleaを使ってるという違いも面白いですね。某命令セット表を見てると、確かにimulよりはleaの方が速いっぽいので、その点ではgccの方が勝ってる気もします。