Link time optimization for C/C++

這是最近流行的最佳化技術之一。打破所謂的Source file隔離原則，可以在Link time時對程式作最佳化。

Without LTO

直接給個範例

demo.c

#include <stdio.h>
int add(int, int);
int main()
{
        printf("%d\n", add(1, 1));
        return 0;
}

add.c

int add(int a, int b)
{
        return a + b;
}

按照一般的方式編譯它，用objdump觀察編譯結果。

1 2	$ gcc demo.c add.c -O2 -o demo $ objdump -M intel -S demo

可以看到main被disassembler的code

400531:       bf 01 00 00 00          mov    edi,0x1
400536:       be 01 00 00 00          mov    esi,0x1
40053b:       e8 20 00 00 00          call   400560 <add>
400540:       89 c1                   mov    ecx,eax
400542:       bf f4 05 40 00          mov    edi,0x4005f4
400547:       31 c0                   xor    eax,eax
400549:       89 ce                   mov    esi,ecx
40054b:       e8 c0 fe ff ff          call   400410 <printf@plt>

可以看到就算開了O2最佳化之後，還是會先呼叫add，然後繼續呼叫printf。
每個Compilier的作法不一樣，因此分開介紹

LTO With GCC

GCC的方法比較簡單，所以最先介紹。只要在編義的時候加上-flto就可以了。注意-flto的選項對-O0無效，至少要-O1以上

1	$ gcc demo.c add.c -flto -O2 -o demo

然後同樣看一下disassembler的code

400470:       48 83 ec 08             sub    rsp,0x8
400474:       ba 02 00 00 00          mov    edx,0x2
400479:       be 04 06 40 00          mov    esi,0x400604
40047e:       bf 01 00 00 00          mov    edi,0x1
400483:       31 c0                   xor    eax,eax
400485:       e8 d6 ff ff ff          call   400460 <__printf_chk@plt>

可以看到printf之前的add不見了，取而代之的直接算出2，然後呼叫printf。

LTO With Clang

在Linux怎麼搞兜兜搞不定，不過在OS X一次就成功了。Gold linker好難裝啊
在Clang不需要開啟任何的最佳化。

1 2	$ clang -flto demo.c add.c -o demo $ otool -tv demo

LTO With VC++

測試了一下，這方法只對Release Build有用，Debug Build的行為就類似於GCC -O0一樣不會最佳化。
編譯選項在於Link-time Code Generation直接修改就能用了。