为什么GCC在我的机器上创建额外的组装说明？

我编译-march=native -Wall -Wextra -Wpedantic -pthread -O3 -DNDEBUG -std=gnu++1z。然后我objdump -S -Mintel libassembly.a > libassembly.dump在目标文件上使用。对于Clang（6.0.0），结果是：

In archive libassembly.a:

libAssembly.cpp.o:     file format elf64-x86-64


Disassembly of section .text:

0000000000000000 <_Z4TestSt5arrayIDv8_fLm1EE>:
   0:   c4 e3 7d 04 c0 50       vpermilps ymm0,ymm0,0x50
   6:   c3                      ret    

这与Godbolt返回的结果相同：Godbolt-Clang 6.0.0

对于GCC（7.4），输出为

In archive libassembly.a:

libAssembly.cpp.o:     file format elf64-x86-64


Disassembly of section .text:

0000000000000000 <_Z4TestSt5arrayIDv8_fLm1EE>:
   0:   4c 8d 54 24 08          lea    r10,[rsp+0x8]
   5:   48 83 e4 e0             and    rsp,0xffffffffffffffe0
   9:   c5 fc 14 c0             vunpcklps ymm0,ymm0,ymm0
   d:   41 ff 72 f8             push   QWORD PTR [r10-0x8]
  11:   55                      push   rbp
  12:   48 89 e5                mov    rbp,rsp
  15:   41 52                   push   r10
  17:   48 83 ec 28             sub    rsp,0x28
  1b:   64 48 8b 04 25 28 00    mov    rax,QWORD PTR fs:0x28
  22:   00 00 
  24:   48 89 45 e8             mov    QWORD PTR [rbp-0x18],rax
  28:   31 c0                   xor    eax,eax
  2a:   48 8b 45 e8             mov    rax,QWORD PTR [rbp-0x18]
  2e:   64 48 33 04 25 28 00    xor    rax,QWORD PTR fs:0x28
  35:   00 00 
  37:   75 0c                   jne    45 <_Z4TestSt5arrayIDv8_fLm1EE+0x45>
  39:   48 83 c4 28             add    rsp,0x28
  3d:   41 5a                   pop    r10
  3f:   5d                      pop    rbp
  40:   49 8d 62 f8             lea    rsp,[r10-0x8]
  44:   c3                      ret    
  45:   c5 f8 77                vzeroupper 
  48:   e8 00 00 00 00          call   4d <_Z4TestSt5arrayIDv8_fLm1EE+0x4d>

如您所见，还有很多其他说明。与此相反，Godbolt不包括所有这些额外说明：Godbolt-GCC 7.4

那么这是怎么回事？我刚刚开始学习汇编，所以对于有汇编经验的人来说也许是很清楚的，但是我有点困惑为什么GCC在我的机器上创建这些额外的指令。

问候和预先感谢。

编辑

为了避免进一步的混乱，我只是使用以下命令进行了编译：

gcc-7 -I/usr/local/include -O3 -march=native -Wall -Wextra -Wpedantic -pthread -std=gnu++1z -o test.o -c //libAssembly.cpp

输出保持不变。我不确定这是否相关，但是会生成警告： warning: ignoring attributes on template argument ‘__m256 {aka __vector(8) float}’ [-Wignored-attributes]

通常，我不会发出此警告，这应该不是问题：

GCC警告的含义：忽略模板参数上的属性（-Wignored-attributes）

处理器是 Intel(R) Core(TM) i7-6700K CPU @ 4.00GHz

这是gcc -v：

gcc-7 -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc-7
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/lto-wrapper
OFFLOAD_TARGET_NAMES=nvptx-none
OFFLOAD_TARGET_DEFAULT=1
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 7.4.0-1ubuntu1~18.04.1' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-7/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,go,brig,d,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --with-gcc-major-version-only --program-suffix=-7 --program-prefix=x86_64-linux-gnu- --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new --enable-gnu-unique-object --disable-vtable-verify --enable-libmpx --enable-plugin --enable-default-pie --with-system-zlib --with-target-system-zlib --enable-objc-gc=auto --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --enable-multilib --with-tune=generic --enable-offload-targets=nvptx-none --without-cuda-driver --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 7.4.0 (Ubuntu 7.4.0-1ubuntu1~18.04.1) 

Peter Cordes.. 8

使用 -fno-stack-protector

您本地的GCC默认为，-fstack-protector-strong但Godbolt的GCC安装没有。

mov rax,QWORD PTR fs:0x28是讲故事的线索 ; GCC将其堆栈COOKIE保持不变，这fs:40就是aka的线程本地存储fs:0x28。在call之后的ret是call __stack_chk_fail（但你拆开一个.o不使用objdump -dr，以显示迁移，所以占位符+0偏移只是看着这样的函数中仍然是一个目标）。

由于您具有数组（或包含数组的类），因此即使堆栈大小是编译时常量，堆栈保护器也会生效。因此，您将获得存储堆栈COOKIE的代码，然后对其进行检查并在堆栈溢出时分支。（即使此MVCE中的大小为1的数组也足以触发它。）

在堆栈上以32个字节的对齐方式（for __m256）需要32个字节的对齐方式，并且您的GCC比GCC8老，因此您得到了笨拙的堆栈对齐代码，该代码构建了包含返回地址的堆栈帧的完整副本。 为扩展堆栈变量的对齐而生成的程序集 （要清楚，GCC​​8仍然在此处对齐堆栈，只是在上面浪费了更少的指令。）

这几乎是一个错过的优化；gcc从未真正溢出或重新加载到这些阵列，因此它可以像优化堆栈一样将它们优化掉，就像没有堆栈保护器一样。

最近的GCC在更多情况下为对齐的局部变量优化了内存之后，更擅长优化堆栈的对齐方式，但这一直是AVX代码中永久遗漏的优化。幸运的是，在一个循环函数中，成本几乎可以忽略不计。只要小助手可以内联即可。

在Godbolt上进行编译可-fstack-protector-strong复制您的输出。 较新的GCC（包括当前的主干10之前的版本）仍然没有进行优化，但是堆栈对齐的开销较少，因为它仅使用RBP作为帧指针并对齐RSP，然后引用相对于对齐的RSP的局部变量。它仍然检查堆栈COOKIE（在存储和检查之间没有任何说明）。

在您的桌面上，使用-fno-stack-protector进行编译应该会很好。

使用 -fno-stack-protector

您本地的GCC默认为，-fstack-protector-strong但Godbolt的GCC安装没有。

mov rax,QWORD PTR fs:0x28是讲故事的线索 ; GCC将其堆栈COOKIE保持不变，这fs:40就是aka的线程本地存储fs:0x28。在call之后的ret是call __stack_chk_fail（但你拆开一个.o不使用objdump -dr，以显示迁移，所以占位符+0偏移只是看着这样的函数中仍然是一个目标）。

由于您具有数组（或包含数组的类），因此即使堆栈大小是编译时常量，堆栈保护器也会生效。因此，您将获得存储堆栈COOKIE的代码，然后对其进行检查并在堆栈溢出时分支。（即使此MVCE中的大小为1的数组也足以触发它。）

在堆栈上以32个字节的对齐方式（for __m256）需要32个字节的对齐方式，并且您的GCC比GCC8老，因此您得到了笨拙的堆栈对齐代码，该代码构建了包含返回地址的堆栈帧的完整副本。 为扩展堆栈变量的对齐而生成的程序集 （要清楚，GCC​​8仍然在此处对齐堆栈，只是在上面浪费了更少的指令。）

这几乎是一个错过的优化；gcc从未真正溢出或重新加载到这些阵列，因此它可以像优化堆栈一样将它们优化掉，就像没有堆栈保护器一样。

最近的GCC在更多情况下为对齐的局部变量优化了内存之后，更擅长优化堆栈的对齐方式，但这一直是AVX代码中永久遗漏的优化。幸运的是，在一个循环函数中，成本几乎可以忽略不计。只要小助手可以内联即可。

在Godbolt上进行编译可-fstack-protector-strong复制您的输出。 较新的GCC（包括当前的主干10之前的版本）仍然没有进行优化，但是堆栈对齐的开销较少，因为它仅使用RBP作为帧指针并对齐RSP，然后引用相对于对齐的RSP的局部变量。它仍然检查堆栈COOKIE（在存储和检查之间没有任何说明）。

在您的桌面上，使用-fno-stack-protector进行编译应该会很好。