icc的过程间优化和性能分析引导优化

icc（Intel C++ Compiler）是一个非常厉害的编译器，对优化计算密集型的程序远超其他任何编译器，如gcc、llvm、Visual C++。

icc提供了过程间优化(Interprocedural Optimization)技术，可以帮助编译器在不同的目标文件之间进行全局优化。传统的编译器的编译过程是编译每个源文件到独立的目标文件，然后再通过链接器将目标文件链接成可执行文件。传统的编译器的编译优化主要集中在每个源文件内部，链接过程比较简单，因此每个文件都是独立的，而icc提供的过程间优化打破了这一限制。

过程间优化可以对整个程序进行全局优化，而不是仅仅在单个文件、单个函数或者单个代码块内部优化。过程间优化可以减少过程之间重复计算、内存的低效访问以及简化迭代过程，通常会采用内联函数的方式。过程间优化还可以重排代码的顺序以优化内存的分配方式和局部性。

通过指定编译参数

-ipo

，icc可以开启过程间优化，icc将在编译时生成特殊格式的目标文件（中间语言），并在链接时进行进一步的编译和过程间优化，如图所示：



使用icc启动过程间优化的方式是在编译参数中加上

-ipo

参数，还要设置环境变量

AR=xiar

，使用Intel的版本代替默认的

ar

。

性能分析引导优化(Profile Guided Optimization)通过分析程序运行时的实际行为，将结果反馈给编译器，使得编译器可以重新安排代码以减少指令缓存问题和分支预测误判，从而获得性能的提升。性能分析引导优化通过实际执行代码统计出运行频率最高的部分，编译器通过这些信息可以更加针对地优化代码。性能分析引导优化分为三个阶段：

第一步是生成分析程序。在这个阶段，编译器创建一个有采样注入的可执行程序。在icc中使用的编译指令是

-prog-gen

，以及

-prof-dir=[dir]

。
第二步是运行第一步生成的被注入采样分析的程序，每次运行这个程序，都会生成

-prof-dir

指定的目录下生成一个动态信息文件(dynamic information file)，将会被最终编译时使用。
第三步是最终编译的步骤。第二次编译的时候，动态信息文件会合并成一个汇总文件。通过汇总文件，编译器会尝试将最常使用的执行路径优化。



过程间优化和性能分析引导优化可能会相互影响，性能分析引导优化通常会帮助编译器生成内联函数，这会帮助过程间优化的效率。性能分析引导优化对分支预测效率的提升最有效果，许多分支执行的可能性无法在编译时判断，而通过性能分析引导优化，编译器可以针对经常执行的分支（热代码）和不经常执行的分支（冷代码）生成高效的汇编代码。

使用性能分析引导优化的方法如下：

第一阶段：编译参数中加上：

-prof-gen=srcpos -prof-dir=/tmp/profdata

。其中

-prof-dir

是存储性能分析文件的目录。
第二阶段：运行编译好的程序，然后运行

profmerge -prof_dir /tmp/profdata

生成汇总文件。
第三阶段：重新编译程序，使用参数：

-prof-use=nomerge -prof-func-groups -prof-dir=/tmp/profdata

。

这样最终生成的代码就是经过性能分析优化过后的了。

以上方法在icc 14.0.2上试验通过。