लगभग एक रन-टाइम अनुकूलन त्रुटि

प्रारंभ में, पोस्ट को 64-बिट xlc संकलक की त्रुटि के लिए समर्पित करने की योजना बनाई गई थी, जिसे मैंने असफलता के साथ कई घंटों तक पकड़ा और जो आईबीएम AIX आर्किटेक्चर सर्वर पर होता है। लेकिन ऐसा हुआ कि एक समान त्रुटि कई संकलकों को प्रभावित करती है, और विजुअल स्टूडियो 2010 SP1 के साथ स्थापित कोई अपवाद नहीं था। अंत में जो मज़ेदार लगता है, क्योंकि यह बताता है कि माइक्रोसॉफ्ट के विशेषज्ञ आईबीएम डेवलपर्स के साथ मिलकर अनुकूलन करने वाले कंपाइलरों का निर्माण कर रहे हैं।

पृष्ठभूमि की एक बिट। एक वैज्ञानिक परियोजना है जिसे लंबे समय तक C ++ में लिखा गया है और अब इसे सफलतापूर्वक कई प्लेटफार्मों में पोर्ट किया गया है, जिसमें मेनफ्रेम एचपी-यूएक्स, आईबीएम एआईएक्स, ओरेकल सोलारिस शामिल हैं। स्थानांतरण, द्वारा और बड़े, इस तथ्य में शामिल हैं कि संकलन-समय की त्रुटियां तय हो गई हैं, परीक्षणों का एक समूह लॉन्च किया गया है, और यदि सभी परीक्षण पास हो जाते हैं, तो यह निष्कर्ष निकाला जाता है कि कोड काम कर रहा है।

चूंकि गणितीय प्रक्रियाओं को करने की गति बहुत महत्वपूर्ण है, इसलिए -O2 गति अनुकूलन कुंजी चालू होने के साथ संकलन होता है। लेकिन आईबीएम AIX आर्किटेक्चर पर, किसी कारण के लिए xlc संकलक कार्य योग्य कोड नहीं बना सकता है जो परीक्षण सूट को संतुष्ट करता है। उसी समय, -O2 स्विच के बिना, सब कुछ ठीक काम करता है।

बेशक, मैं आईबीएम एआईएक्स मेनफ्रेम पर सीधे इस त्रुटि को पकड़ने की कोशिश कर सकता था, अगर मेरे पास रिजर्व में पर्याप्त समय था, लेकिन डिबगर की कमी (डिबग मोड में कोई त्रुटि नहीं थी) के कारण, मुझे कोड के अनुभागों में प्रिंटफ़ डालकर पुराने तरीके से पकड़ना था। मुझे आईबीएम AIX के लिए कभी भी दूरस्थ पहुँच नहीं दी गई, मुझे सीधे डेटा सेंटर में काम करना पड़ा और टर्मिनल पर बिताए उन कुछ घंटों के लिए, मैं कुछ भी समझदारी से नहीं समझ सका, सिवाय इसके कि त्रुटि हुई है और काफी स्थिर है। परिणामस्वरूप, कोड में त्रुटि लंबे समय तक बनी रही।

यह तब तक जारी रहा जब तक मैंने विज़ुअल स्टूडियो 2010 SP1 में कोड को पोर्ट करने की कोशिश नहीं की।

और लो और निहारना! त्रुटि स्वयं उसी मूल रूप में प्रकट हुई, अर्थात्, 32-बिट मोड में, जब -O2 ध्वज को चालू किए बिना और उसके बिना, सब कुछ ठीक काम करता है, और x64 में जब -O2 चालू होता है, तो परीक्षण में से एक "शपथ" ठीक उसी तरह से है जैसे वह था आईबीएम AIX पर! यह एक जीत है, क्योंकि अब मैं खुद को समय सीमा तक सीमित किए बिना, कोड के एक अनपेक्षित क्षेत्र को खोद सकता हूं, सही और गलत परीक्षणों के साथ प्रिंटफ परिणाम की लगातार प्रयोग और तुलना कर रहा हूं।

नतीजा आने में देर नहीं लगी। पूर्ण कोड से एक अर्क नीचे दिया जाएगा, यह आकार कोड में सबसे कम है। यह कोड 32-बिट मोड में काम नहीं करता है, क्योंकि पैरामीटर N 4. है। यदि आप #define N 8 सेट करते हैं, तो हमें मूल कोड मिलेगा जो 32 बिट्स पर काम करता है, लेकिन x64 पर काम नहीं करता है। सादगी के लिए (हर किसी के पास x64 नहीं है, लेकिन बहुत से लोग शायद इसे आज़माना चाहते हैं) मैं स्रोत कोड का हवाला देता हूं जो किसी भी वास्तुकला के लिए काम नहीं करता है।

तो, -O2 स्विच के साथ और इसके बिना इस कोड को संकलित करने का प्रयास करते हैं:

#include <stdio.h> #define N 4 unsigned char a[N]; void f(unsigned int k) { int i; for(i=0;i<N;++i) { a[i]=k&0xf; k>>=4; } } int main(void) { int i; static unsigned int x=0x76543210; f(x); if (a[3]==2) { printf("Error!\n"); } for(i=0;i<N;i++) { printf("%02x ", a[i]); } printf("\nsizeof(void*)=%d\n", sizeof(void*)); return 0; } 

हम test32.c फ़ाइल में प्रोग्राम कोड लिखते हैं

संकलन के लिए, हम विज़ुअल स्टूडियो 2010 SP1 का उपयोग करेंगे और हम 32-बिट ऑपरेटिंग सिस्टम के लिए कोड बनाएंगे। निम्न बैच फ़ाइल का उपयोग करके निर्माण करें और चलाएं:

 call "C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\vcvarsall.bat" cl /nologo test32.c /Fano_opt >nul echo   test32 pause echo   cl /nologo -O2 test32.c /Fawith_opt >nul test32 

शुरू करने के बाद, हमें परिणाम मिलते हैं:

 Setting environment fr using Microsoft Visual Studio 2010 x86 tools.   00 01 02 03 sizeof(void*)=4 Press any key to continue . . .   Error! 00 01 02 02 sizeof(void*)=4 

यह देखा जाता है कि अनुकूलन के बाद यह ०० ०१ ०२ ०३ के बजाय ००१ ०२ ०२ हो जाता है।

ऐसा क्यों हो रहा है?

अनुकूलन सक्षम के साथ प्राप्त with_opt.asm के कोडांतरक फ़ाइल पर विचार करें।

कोडांतरक फ़ाइल no_opt.asm को बंद किए गए अनुकूलन के साथ प्राप्त किया गया, यह हमारे लिए बहुत दिलचस्प नहीं है, क्योंकि सब कुछ ठीक काम करता है। जो लोग चाहते हैं वे अपनी कार्यशील निर्देशिका में इसे पा सकते हैं।

अनुकूलन सक्षम:

 _TEXT SEGMENT _main PROC ; COMDAT ; Line 16 mov eax, DWORD PTR ?x@?1??main@@9@9 mov cl, al shr eax, 4 mov dl, al shr eax, 4 and al, 15 ; 0000000fH and cl, 15 ; 0000000fH and dl, 15 ; 0000000fH mov BYTE PTR _a, cl mov BYTE PTR _a+1, dl mov BYTE PTR _a+2, al mov BYTE PTR _a+3, al ; Line 17 cmp al, 2 jne SHORT $LN4@main ; Line 18 push OFFSET ??_C@_07NPIJMNAB@Error?$CB?6?$AA@ call _printf add esp, 4 $LN4@main: 

यह नोटिस करना आसान है कि कॉल टू एफ () वास्तव में नहीं होता है, कंपाइलर चर x के मूल्यों की तुरंत गणना करता है और सरणी को पॉपअप करता है। इसके अलावा, अनुकूलन के दौरान, भरना गलत तरीके से होता है, सरणी के तत्व _a + 2 और _a + 3 रजिस्टर अल से समान मूल्यों से भरे होते हैं।

64-बिट निष्पादन योग्य संकलन करते समय भी यही सच है। 64-बिट कोड के साथ काम करने के लिए, बैच फ़ाइल में पहली पंक्ति को बदलें:

 call "C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\vcvarsall.bat" amd64 

हमें एक ही गलत परिणाम मिलता है, लेकिन केवल sizeof (void *) = 8 के साथ, जो परिणामी 64-बिट कोड की पुष्टि करता है:

 Setting environment fr using Microsoft Visual Studio 2010 x64 tools.   00 01 02 03 sizeof(void*)=8 Press any key to continue . . .   Error! 00 01 02 02 sizeof(void*)=8 

कोडित x64 कोड इस तरह दिखता है:

 main PROC ; COMDAT ; Line 15 $LN21: push rbx sub rsp, 32 ; 00000020H ; Line 16 mov ecx, DWORD PTR ?x@?1??main@@9@9 movzx eax, cl shr ecx, 4 and al, 15 mov BYTE PTR a, al movzx eax, cl shr ecx, 4 and cl, 15 and al, 15 mov BYTE PTR a+1, al mov BYTE PTR a+2, cl mov BYTE PTR a+3, cl ; Line 17 cmp cl, 2 jne SHORT $LN4@main ; Line 18 lea rcx, OFFSET FLAT:??_C@_07NPIJMNAB@Error?$CB?6?$AA@ call printf $LN4@main: 

यह देखना आसान है कि फ़ंक्शन f () को भी यहां नहीं बुलाया गया है, और संकलक तुरंत चर x के मूल्यों की गणना करता है और सरणी को पॉप्युलेट करता है। इस स्थिति में, सरणी _a + 2 और _a + 3 के तत्व सीएल रजिस्टर से समान मूल्यों से भरे होते हैं, जो गलत है।

परिणामस्वरूप, फ़ंक्शन f () का स्रोत कोड इस तरह से तय किया गया था:

 void f(unsigned int k) { int i; for(i=0;i<N;++i) { a[i]=(k>>4*i)&0xf; } } 

और फिर सबकुछ ठीक हो गया Visual Studio x86 / x64 और IBM AIX के लिए xlc।

-O2 स्विच के साथ परीक्षण निष्पादन की गति अंततः लगभग 2.5 - 3 गुना बढ़ गई।

UPD: गलतफहमी को खत्म करने के लिए, कोड में अहस्ताक्षरित int को int प्रकार बदल दिया, त्रुटि बनी रही। पिछला विकल्प यहां देखा जा सकता है

UPD2: Microsoft से आधिकारिक प्रतिक्रिया मिली:
Microsoft द्वारा 11/02/2011 को 11:17 बजे पोस्ट किया गया

इस मुद्दे की रिपोर्टिंग के लिए धन्यवाद। मैं VS2010 SP1 के साथ इस समस्या की पुष्टि कर सकता हूं। इसे विजुअल स्टूडियो की अगली प्रमुख रिलीज में तय किया जाएगा।

ियन भालू
VC ++ कोड जनरेशन और ऑप्टिमाइज़ेशन टीम