我们能比我们的C编译器做得更好吗？

今天，我想成为一名C编译器。我从前面的编码练习中添加了一个手工编译的ECHO汇编版本，并添加了一个新的make目标make asm，它将对其进行汇编。让我们看看我们手工编译的程序集，并将其与我们的C编译器进行比较，然后问问它是否值得。

.text.p2ign 2.globl main.type main，@functionmain：movq%rdi，%r15#从%rdi获取argc，放入%r15 movq%rsi，%r14#从%rsi获取argv，放入%r14loop：decl%r15d#47：for(i=0；i<；argc；I++){JZ Done#重写为：While(--argc){addq$8，%r14#++argv movl$4，%eax#set up write(2)movl$1，%edi#第一个参数为1 movq(%r14)，%rsi#第二个参数为*argv leaq-1(%rsi)，%rdx#get*argv[0]strlen：#注意：strlen已内联CMPen)leaq 1(%rdx)，%rdx#37：T++；Jne strlen subq%rsi，%rdx#39：返回t-s；syscall#48：write(1，*argv，%rdx)；cmpl$1，%r15d#49：if(i+1！=argc)JE Done#重写为：if(argc！=1)movl$4，%eax#set up write(2)movl$1，%edi#first参数为1movq%r14，Movl$1，%edX#第三个参数是1 syscall#50：write(1，"；"；"；，1)；JMP loopone：movl$4，%eax#设置write(2)movl$1，%edi#第一个参数是1movq%r14，%rsi#将%rsi设置回*argv movb$10，(%rsi)#第二个参数是"；\n"；，1)；Xorl%eax，%eax#返回值为0 retq#54：返回0；.size main，.-main。

整个源代码都有注释。以数字开头的注释是为了便于与我们的C版本的ECHO交叉引用。

主要技巧是手动内联strlen函数，并且不需要write和_syscall函数，而是能够直接使用syscall。如果需要，我们可以在C代码中内联strlen，但无论如何编译器都很可能会为我们做这件事。我们可能无法避免C中的write和_syscall函数，正如我们前面讨论的那样。

还有一些循环重写以避免使用变量：for(i=0；i<；argc；i++)重写为WHILE(--argc)，if(i+1！=argc)变成if(argc！=1)，这意味着我们可以去掉inti变量，并通过argv和++argv递增。当然，这些更改也可以应用于C代码。

其他一些技巧包括使用*argv作为空格和换行符的临时空间。一旦我们把*argv写出来，我们实际上并不关心它的价值--我们只用它一次。因此，它变成了空闲的内存空间，我们可以随心所欲地覆盖它(只要合适，我们的空格和换行符都是一个字节，所以我们是安全的)。如果我们愿意，我们也可以用C语言做这个。

如果我们进行这些更改，我们在C中的新Main函数可能如下所示。

Intmain(int argc，char*argv[]){While(--argc){++argv；write(1，*argv，strlen(*argv))；if(argc！=1){*argv[0]='；'；；write(1，*argv，1)；}}*argv[0]='；\n'；；write(1，*argv，1)；return 0；}

如果让我们的C编译器(clang 10.0.0)将其编译成程序集，我们会得到以下结果。.text.File"；echo.c"；.globl main#--BEGIN Function main.type main，@functionmain：#@main#%bb.0：Push q%R15 Push q%r14 Push q%R12 movq%rsi，%r14 movl%edi，%r15d Push q$1 popq%r12.LBB0_1：#=>；此循环标题：Depth=1#子循环BB0_3 Depth 2 decl%r15d je.LBB0_6#%bb.2：#In Loop：Header=BB0_1 Depth=1 movq 8(%r14)，%rdi addq$8，%r14 leaq-1(%rdi)，%rsi.LBB0_3：#父循环BB0_1 Depth=1#=>；此内循环标头：Depth=2 CMPB$0，1(%RSI)leaq 1(%RSI)，%RSI jne.LBB0_3#%bb.4：#in Loop：Header=BB0_1 Depth=1 subq%RDI，%RSI Callq Write cmpl$1，%r15d je.LBB0_1#%bb.5：#In Loop：Header=BB0_1 Depth=1 moop%rax movb$10，(%rax)movq(%r14)，%rdi push q$1 popq%rsi callq write xorl%eax，%eax popq%r12 popq%r14 popq%r15 retq.Lfunc_end0：.size main，.Lfunc_end0-main#--结束函数.type write，@function#--BEGIN函数写入：#@write#%bb.0：movq%rsi，%rcx movq%rdi，%rdx push q$4 popq.Lfunc_end1-Write#--End函数.Section"；.note.GNU-STACK"；，"；"；，@程序位.addrsig。

看来，Cang和我都找到了非常相似的优化程序的方法。根据大小，我比clang做得稍微好一些：我的手工编译的程序集生成了一个104字节的目标文件，而clang生成了一个非常重的125字节的目标文件。考虑到必要的粘合代码(C版本为_start.s、crt、s和_syscall.s)时，我手工编译的程序集结束时为152字节，而clang为197字节。但是clang笑到了最后：在最终的二进制文件上运行ls-l会导致手工编译的程序集使用848字节，而clang使用840字节。因此，很明显，在我的手工编译的程序集中，在引擎盖下面还发生了一些我正在错过的事情。也许你能比我做得更好。

不足为奇的是，一个拥有大型开发团队和更大资金池的生产就绪编译器比我更聪明。但我觉得我做得不错。我相信学习几种不同处理器的汇编是值得的，但我认为我的大部分工作都会坚持使用高级语言(除非你付钱让我做其他事情……)。因为有一种成本我们还没有提到：时间。我花了30秒来优化C代码，而编写汇编版本可能需要半个小时。

我喜欢集合。我教的课程需要深厚的汇编知识。但我认为我会坚持优化高级代码，而不是手工编写汇编。也可能不是。即使是我们最初的C代码也确实足够好。我很高兴生活在一个我们可以选择智能编译器的世界里。