clang编译器隐藏优化选项包括-fvectorize、-fslp-vectorize、-ffast-math等12项。1. -fvectorize和-fslp-vectorize分别用于循环向量化和指令级并行优化；2. -ffast-math允许非ieee标准浮点优化；3. -fprofile-instr-generate与-use用于pgo优化；4. -fwhole-program-vtables提升虚函数表优化；5. -mllvm -inline-threshold调整内联阈值；6. -fexperimental-new-pass-manager启用新pass管理器；7. -fno-unroll-loops与-funroll-loops控制循环展开；8. -fno-builtin禁用内置函数；9. -falign-functions与-loops优化内存对齐；10. -fomit-frame-pointer省略帧指针；11. -fno-exceptions禁用异常处理；12. -fvisibility=hidden减少动态链接开销。诊断优化效果可通过生成汇编代码、使用性能分析工具、静态分析及单元测试实现。优化级别选择建议-o2为通用平衡点，-o3或-ofast用于高性能场景，-os或-oz用于代码大小受限环境。避免优化问题需充分测试、逐步启用选项、使用版本控制并了解编译器行为。
Clang编译器隐藏的优化选项，就像武林秘籍里的隐藏招式，用好了能让你的代码性能飞升。但这些选项往往没有官方文档，需要我们自己去挖掘和实验。
揭秘Clang编译器12项隐藏优化选项，让你的代码性能更上一层楼。
解决方案
Clang的优化策略远不止
-O2
、
-O3
这些常用选项。以下是一些隐藏的优化选项，它们针对特定场景能带来显著的性能提升。需要注意的是，并非所有选项都适用于所有代码，使用前务必进行充分测试。
-
-fvectorize
和
-fslp-vectorize
: 这两个选项控制着向量化。
-fvectorize
尝试将循环转换为SIMD指令，而
-fslp-vectorize
则寻找可以并行执行的独立指令序列。有时候，即使开了
-O3
，这两个选项也能进一步提升性能。
例如，对于一个简单的数组加法：
void add_arrays(float *a, float *b, float *c, int n) { for (int i = 0; i < n; ++i) { c[i] = a[i] + b[i]; } }加上
-fvectorize
后，编译器可能会使用SIMD指令一次性处理多个浮点数加法。
-
-ffast-math
: 这个选项允许编译器进行一些不完全符合IEEE标准的浮点数优化，例如假设
NaN
和
Inf
不会出现。在对精度要求不高的场景下，可以显著提升浮点数运算的性能。但务必小心使用，因为它可能会改变计算结果。
-
-fprofile-instr-generate
和
-fprofile-instr-use
: 这是基于Profile引导优化(PGO)的关键选项。首先，使用
-fprofile-instr-generate
编译并运行程序，生成
.profdata
文件，然后使用
-fprofile-instr-use
和
.profdata
文件重新编译，编译器会根据实际运行时的信息进行优化，例如内联更频繁调用的函数，优化分支预测等。
-
-fwhole-program-vtables
: 这个选项告诉编译器整个程序都可见，允许编译器对虚函数表进行更激进的优化。如果你的程序是单体应用，可以尝试使用这个选项。
-
-mllvm -inline-threshold=<value>
: 这个选项控制着内联的阈值。默认情况下，编译器会根据一些启发式规则决定是否内联函数。通过调整这个值，你可以更精细地控制内联行为。例如，
-mllvm -inline-threshold=1000
会告诉编译器更激进地内联函数。
-
-fexperimental-new-pass-manager
: Clang有一个新的pass manager，旨在提供更好的优化和模块化。尝试使用这个选项可能会带来性能提升，但需要注意它可能还不够稳定。
-
-fno-unroll-loops
和
-funroll-loops
: 显式地控制循环展开。虽然编译器会自动进行循环展开，但有时候显式地禁用或启用它可能会带来更好的效果。
-
-fno-builtin
: 禁用内置函数。有些内置函数（例如
memcpy
）可能会被编译器替换为更高效的实现。但有时候，禁用它们可能会避免一些奇怪的问题。
-
-falign-functions=<n>
和
-falign-loops=<n>
: 控制函数和循环的对齐方式。通过将函数和循环对齐到特定的内存边界，可以提高指令缓存的命中率。
-
-fomit-frame-pointer
: 省略帧指针。在某些架构上，省略帧指针可以释放一个寄存器，从而提高性能。但这样做会使调试更加困难。
-
-fno-exceptions
: 禁用异常处理。如果你的代码不使用异常，禁用异常处理可以减少代码大小和提高性能。
-
-fvisibility=hidden
: 将所有符号的可见性设置为hidden。这可以减少动态链接的开销，并允许编译器进行更激进的优化。
如何诊断Clang编译优化效果？
诊断Clang编译优化效果，不能只看跑分，要深入代码层面。首先，生成汇编代码，通过
-S
选项可以生成汇编代码，然后分析汇编代码，看编译器是否真的进行了向量化、内联等优化。
其次，使用性能分析工具，例如
perf
、
gprof
等，分析程序的性能瓶颈，然后针对性地进行优化。还可以使用Clang自带的静态分析工具，例如
clang-tidy
，检查代码中潜在的性能问题。
最后，编写单元测试，确保优化后的代码仍然能够正确运行。
Clang编译器的优化级别如何选择？
选择Clang编译器的优化级别，需要根据实际情况进行权衡。
-O0
不进行任何优化，适用于调试。
-O1
进行一些基本的优化，例如删除无用代码、常量折叠等，编译速度较快。
-O2
是一个比较好的平衡点，它在编译速度和性能之间取得了较好的平衡。
-O3
进行更激进的优化，例如循环展开、向量化等，可能会带来更好的性能，但编译速度较慢，并且可能会增加代码大小。
-Ofast
在
-O3
的基础上，还开启了一些不完全符合IEEE标准的浮点数优化，可能会带来更高的性能，但需要小心使用。
-Os
优化代码大小，适用于对代码大小有要求的场景，例如嵌入式系统。
-Oz
比
-Os
更激进地优化代码大小。
总的来说，对于大多数项目，
-O2
是一个不错的选择。如果对性能有更高的要求，可以尝试
-O3
或
-Ofast
，但务必进行充分测试。如果对代码大小有要求，可以尝试
-Os
或
-Oz
。
如何避免Clang编译优化带来的问题？
Clang编译优化可能会带来一些问题，例如代码行为改变、编译错误、调试困难等。为了避免这些问题，需要注意以下几点：
- 充分测试：在开启优化选项后，务必进行充分测试，确保代码仍然能够正确运行。
- 仔细阅读文档：了解每个优化选项的具体含义和潜在风险。
- 逐步开启优化选项：不要一次性开启所有优化选项，而是逐步开启，并进行测试，以便更容易发现问题。
- 使用版本控制：使用版本控制系统，以便在出现问题时可以回滚到之前的版本。
- 禁用有问题优化选项：如果某个优化选项导致了问题，可以禁用它。
- 使用静态分析工具：使用静态分析工具，检查代码中潜在的性能问题。
- 了解编译器的行为：了解编译器是如何进行优化的，可以帮助你更好地理解和解决问题。
总的来说，避免Clang编译优化带来的问题，需要谨慎使用优化选项，进行充分测试，并了解编译器的行为。
