GCC(v4.1.2)编译器选项说明

转自：http://blog168.chinaunix.net/space.php?uid=20528014&do=blog&id=358180

Wicca:趁着放假，翻出了几年前写的一些文档，很多是翻译的英文资料，但对当时的我都是全新的东西，留着作纪念吧   0   前言

本文个编译选项均在windriver提供的ccppc编译器（GCC v4.1版本）验证通过。

文中多数选项适用于GCC各版本的编译器，某些选项在不同版本中是有区别的，比如优化开关-O系列选项。如果需要在非4.1版本的GNU编译器上使用本书列出的选项，请参考相关文档。

1   名词解释

下面列出了文中用到的一些名词：

definition           定义

reference            声明

 

2   预编译宏定义

GNU编译器预先定义了大量的宏定义，被称为预编译宏。我们能够通过命令“cpp –E –dM myprog.c”查看定义了那些预编译宏。下面列出了一些重用的宏：

2.1      __cplusplus:

当源码是C++时会被定义。标准定义下，它是包含年月日的字符串，否则它被定义为1。

2.2      __DATE__:

一个11个字符的字符串，格式为“May 3 2002”

2.3      __TIME__:

一个9个字符的字符串，格式为“18：10：34”

2.4      __GNUC__:

用于判断编译器是否为GNU编译器，格式为GNU主版本号，如版本号3.1.2，则这个宏的定义为3。

2.5      _GNUC_MINOR__：

格式为GNU小版本号，如版本号3.1.2，则这个宏的定义为1。

2.6      __GNUC_PATCHLEVEL__:

为GNU修订号。如版本号3.1.2，则这个宏的定义为2。

2.7      __LINE__:

行号

2.8      __VERSION__：

完整的版本号，至少包含主版本号与小版本号

 

3   编译选项

编译选项可用于gcc编译器的编译过程，通常ppc的编译器为ccppc。所有编译选项都必须以连字符开始。绝大多数编译选项都有前缀，下面以不同的前缀分类介绍编译选项。

3.1      前缀“-”-

常用的打开编译选项的方法是一个连字符加上一个字母。现在出现了另一种加选项的方法，两个连字符加上编译选项。许多选项具有以上两种形式，但做的是相同的事。例如：-g与—debug其实是一种编译选项的两种写法。

3.1.1  -g

以默认形式产生调试信息。GDB能够利用这些调试信息工作。

在多数情况下，-g使用stabs格式。-g会使用一些额外的调试信息。利用这些额外信息，GDB可以更好的工作，但其它调试器可能会因此而无法工作。如果需要指定调试信息的格式，可以使用带参数的-g命令。如：-gdb，-gstabs，-gstabs+。

3.1.2  -ansi

该命令强制要求编译器按照标准（standard）编译代码。产生的指令不能与标准冲突，但可以使用那些不冲突的GNU扩展。默认情况下，GCC4.1.2编译器对C语言默认ISO C90标准；对C++语言默认支持ISO C++标准。

ansi命令的问题是它的标准是跟编译器有关的。比如GCC2.95版使用的是ISO C89标准。如果需要指定某个特定标准，可以使用-std命令。如果既不使用-ansi，又不使用-std，则默认为-std=gnu89标准。

3.1.3  -std

该命令指定某种特定的语言标准（目前只适用于C/C++语言）。常见的标准如下：

c89：ISO C89标准

iso9899:1990：ISO C90 （ 相当于是 “-ansi”）

c99：ISO C99标准

gnu89：默认配置，ISO C90加GNU扩展（包含部分C99特性，如在C中使用注释符“\\”）

gnu99：ISO C99加GNU扩展标准。随着GCC对ISO C99的特性越来越多的支持，gnu99将会逐步变为默认配置。

3.1.4  -E

只对源码进行预编译。输出以经过预编译的源码的形式显示到标准输出上。不需要预处理的代码会被忽略。

当是由编译选项 –E时，可以配合其它一些选项使用，他们是：-dD, -dI, -dM, -dN, -C, -P。

3.1.5  –llibrary

寻找以library命名的库文件并连接入目标文件。该库文件名字格式为liblibrary.a。例如：-ltest会在连接时寻找库文件libtest.a。使用-l与直接指定一个文件的唯一区别在于-l会在library变为liblibrary.a的名字然后寻找，而且会寻找多个文件夹。-l指定的库会在系统的几个标准文件夹与我们用-L指定的文件夹内搜索。

3.1.6  -Ldir

为-l指定的库文件添加搜索路径。

3.1.7  -Idir

添加头文件搜索路径dir。

通过-I选项添加的路径会的搜索优先级高于任何其它搜索路径（包括系统默认路径）。以-I指定的多个路径按先后顺序依次搜索。

需要注意的是风河的编译器ccppc好像不会指定标准库，必须要通过-I去指定。

3.1.8  -iquotedir

为以引号引入的头文件添加搜索路径dir。与-I的区别在于只有“#include “file””这样的头文件才会在dir中搜索，“#include ”添加的头文件不会在dir中搜索。

3.1.9  -Dmacro[=string]

定义一个预定义宏，如果没有“[=string]”，则默认定义宏为1。相当于在源码中加入：

#define macro string

与之相反的选项是-U用于取消宏定义。

3.1.10-Umacro

取消一个宏定义，相当于在源码中加入：

#undef macro

 

3.2      前缀“-f”

f代表flag，也就是标志位。

大多数此类选项有 “开”与“关”两种状态。每个这样的标志位选项以加“no-”前缀做为关闭状态，而以不加“no-”做为打开状态。例如：-fstrict-aliasing代表打开“严格的别名检查”；-fno-strict-aliasing代表关闭“严格的别名检查”。

绝大部分此类选项只有打开关闭两种属性，因此会由其中一种做为默认配置。但也由一小部分选项不是这样。例如，下边的两个选项被用来指定在for循环中声明的变量的范围：

-ffor-scape         -fno-for-scape

这两种都不是默认设置，默认配置与标准有关，这两个选项都是默认配置的变种，因此可以说有三种选择。

所有的-f选项都可以被双连字符前缀代替。如下两个选项是相同的：

-frtti         --rtti

注意，下面列出了部分选项，但并不是所有的，特别是没有包含O的各级别可能会包含的选项。那些选项会在优化那一章中讲解。

3.2.1  dollars-in-identifiers

 

3.2.2   

 

 

3.3      前缀“-m”

m代表machine，这一类命令代表与架构有关的编译选项（Machine-Specific Compiler Options）。

此类选项的大部分都是与特殊的平台（specific platform）有关，都是用来为在某一类平台上所具有的特性产生特殊的代码结构。但也由一选项用于调试目的，或者用来组织目标文件（object files）的段结构。例如，选项“-msdata”用于在目标文件中生成小数据段（small data segment）

注：对于这些与特殊平台有关的选项，本文不会涉及太多，只是对一些常用的命令做些说明。

3.3.1  –mcpu=8313

 

3.3.2  strict-align

严格的边界检查，不允许做不对齐的访问。该选项是默认配置。

no-strict-align可以关闭该选项

 

3.4      前缀“-W”

W代表Warning。

-W选项被用来指定编译器会对那类情况产生Warning。与-f一样，此类选项也具有加前缀“no-”与不加前缀“no-”两类情况。例如，下面的选项将使编译器对函数入参过多情况产生警告（估计与cpu架构有关，powerpc应该会允许8个入参而不会产生警告）：

-Wformat-extra-args

下面的选项将允许传入过多入参而不产生告警。

-Wno-format-extra-args

3.4.1  -Wall

打开所有告警。要注意很多告警其实是默认打开的，而另一类告警根本没有选项去控制，。

3.4.2  -Wcomments

当“/*”紧跟在“/*”之后时，或“//”后有反斜杠“\”时会有告警。

3.4.3  -Werror

把告警当作error来处理，这样当有告警时就会停止编译。

 

4   编译优化

指定编译器对代码的优化级别。编译器优化选项主要目的是优化代码大小与代码执行速度，而这两项通常是冲突的，因此优化级别的不同主要体现在对这两个因素的取舍上。默认的配置是“-O0”，也就是不优化。

如果使用优化选项-O0（这通常是默认配置），编译器生成的汇编码会与源码的结构匹配。O0优化的缺点是会占用较多内存，而且代码执行效率比较低。根据“存在的就是合理的”这句名言，如果O0优化没有优点的话也不会被各个版本的GNU编译器所支持了。O0优化由于没有进行代码优化，编译速度要快一些。更重要的是，O0优化不会改变代码结构。这两个因素决定了O0对于软件开发阶段来说是及其理想的，调试器可以很容易的跟踪代码执行过程。而其它优化选项，由于可能会重新排布代码顺序，跟踪起来要困难的多。

需要注意的一点是，下列的这些选项只是优化时所包含的一部优化选项，有些是没有列出的。

4.1      -O0 优化

不优化，这也是默认配置

4.2      -O (-O1) 优化

在O1优化中，编译器会试图减少代码大小与执行时间，但需要保证这些修改不会影响调试器的工作。下面列出了O1优化包含的编译选项：

4.2.1  defer-pop

函数延迟出栈。

函数返回时，不会立刻把函数出栈，而是等到必要时再一起出栈，用于增加效率。与其相反的编译选项是no-defer-pop，该选项会再每次函数返回后立刻出栈。

经测试没有发现这个参数有明显作用。

4.2.2  delayed-branch

该选项只在支持延迟分支点的机器上有效，现在使用的ppc603内核不支持该选项。

4.2.3  guess-branch-probability

 

4.2.4  cprop-registers

 

4.2.5  loop-optimize

 

4.2.6  if系列

if-conversion

if-conversion2

 

4.2.7  tree系列

tree-ccp

tree-dce

tree-dominator-opts

tree-dse

tree-ter

tree-lrs

tree-sra

tree-copyrename

tree-fre

tree-ch

 

4.2.8  unit-at-a-time

 

4.2.9  merge-constants

 

4.3      -O2 优化

O2级别的优化会打开除了涉及空间与速度交换的几乎所有优化选项。它除了包含O1的所有选项外，还会打开下列的优化选项：

4.3.1  thread-jumps

 

4.3.2  crossjumping

 

4.3.3  optimize-sibling-calls

 

4.3.4  cse系列

cse-follow-jumps

cse-skip-blocks

 

4.3.5  gcse系列

gcse

gcse-lm

 

4.3.6  expensive-optimizations

 

4.3.7  strength-reduce

 

4.3.8  return系列

rerun-cse-after-loop

rerun-loop-opt

 

4.3.9  caller-saves

 

4.3.10peephole2

 

4.3.11sche系列

schedule-insns

schedule-insns2

sched-interblock

sched-spec

 

4.3.12regmove

 

4.3.13strict-aliasing

 

4.3.14delete-null-pointer-checks

 

4.3.15reorder系列

reorder-blocks

reorder-functions

 

4.3.16内存对齐系列

align-functions

align-jumps

align-loops

align-labels

 

4.3.17tree系列

tree-vrp

tree-pre

 

4.4      -O3 优化

 

4.4.1  inline-functions

 

4.4.2  unswitch-loops

 

4.4.3  gcse-after-reload

 

4.5      -Os 优化

Os优化突出空间的优化，所以它会禁止掉O2优化中某些可能会牺牲空间性能的优化选项。

4.5.1  内存对齐系列

align-functions

align-jumps

align-loops

align-labels

这些选项会强制编译后的代码内存对齐，这会提升访问速度，但会增加目标文件的大小，因此Os优化中会禁止这些选项。

4.5.2  reorder系列

reorder-blocks

reorder-blocks-and-partition

 

4.5.3  prefetch-loop-arrays

 

4.5.4  tree-vect-loop-version

 

 

5   链接选项

链接选项用于链接器ld。对于ppc，我们使用ldppc。这些选项用于确定链接的过程于最终结果。

5.1      -X

等价--discard-locals。删除所有的临时本地符号。（在汇编中可以看到这些变量是以“.L”为前缀的一些变量）。

5.2      -r

等价--relocatable。产生可重定向输出。生成的输出文件能够做为ld的输入文件。这通常被称为partial linking。如果是C++文件，需要使用-Ur。

该选项生成的目标文件可以不包含库。通常会利用它生成一个不依赖与库的partial文件，然后在把它与各种库，包括sysTbl.o等文件一起链接为一个可执行文件（ELF文件）。

通俗的讲，使用了-r选项，编译器就不会再要求一个函数或变量必须有实现，只要有声明就可以了。这类输出文件不会是最终的目标文件，要么是需要下到已经有一个可执行文件在运行的目标机中与运行，要么还要与其它库文件或目标文件等链接成可执行文件。

5.3      –e MyEntry

等价“--entry=MyEntry”，用于指定MyEntry为入口点。程序会以MyEntry做为入口点开始执行程序，而不是以默认的start做为入口点。

所谓入口点（Entry Point）是程序开始执行后的第一条指令。有下列四种方式指定入口点。链接器（linker）会顺序尝试一下四种方法，直到有一种成功为止：

（1）     通过-e入口指定命令选项指定入口点；

（2）     寻找符号名为start的函数；

（3）     以“.text”段的第一个字节做为入口点（也就是代码段）；

（4）     以地址0做为入口点；

 

5.4      -Tsectionname org

等价与“--section-start .sectionname=org”，用于指定目标文件中指定段sectionname的起始地址为or（该地址为绝对地址，不可被重定向）。如果不制定段起始地址，则根据链接器的默认配置生成。可以多次调用该命令指定同一种段，执行结果是一种段被分为多个段。

org的格式必须是十六进制整数。为了于其它链接器兼容，不要在十六进制数前加前缀“0x”。例如，我想把代码段的起始地址指定为“0x13578bdf”，则命令格式为“-Ttext 13578bdf”。

常用的段有bss、data和text三种段，因此有如下三种命令形式（注意：第二种格式在段前有一个“.”）：

	简单格式	复杂格式
代码段	-Ttext org	--section-start .text=org
数据段	-Tdata org	--section-start .data=org
bss段	-Tbss org	--section-start .bss=org

 

5.5      -M

等价于“--print-map”。把链接图（link map）打印到标准输出上去。链接图包含如下信息：

（1）  目标文件放入内存后的分布情况，如代码段、数据段的起始地址等。

（2）  符号是如何分配的。

（3）  所有被链接进去的库文件，以及库中引入的符号。

（4）  符号的初始值。

链接图的具体信息请参考链接脚本的相关内容。

5.6      -Map mapfile

与-M作用相似，但链接图会被打印到文件mapfile中。

5.7      -defsym

 

5.8      --cref

输出交叉声明表。也就是符号与库文件的对应关系。

Cross Reference Table

Symbol                    File

Test                      test.o

test                      test.o

test1                     test.o

 

如果已经通过“-Map”指定了链接表输出路径，则把交叉声明表输出到连接表文件中；否则输出到标准输出。

从上面的表中可以看到，交叉声明表的格式非常简单，如果需要的话，可以很容易地被脚本（script）处理。符号按字母顺序排序。每一个符号跟一个文件列表，第一个文件是定义它的文件，后面的是声明它的文件。

5.9      --start-group archives --end-group

按组包含库文件。archives应该是一组库文件（Archeive files），他们应该通过文件名显示加载或通过“-l”选项加载。

按组包含的库文件会在链接时被反复的 查找未被未被定义的声明。通常，如果通过命令行为链接器传入库文件，他们谁被顺序包含，所以如果前一个库文件用到了后一个库文件的符号，会找不到符号。如 果有几个库之间有相互声明的关系，则用常用的命令行方式无法解决。对于这种情况，可以使用这里讲到的按组包含方式。在--start-group与--end-group之间的库文件会被做为一个组来使用，链接器会反复搜索这一组库文件，直到找到所有的符号（前提当然是能够找到，呵呵）。

由于组内的库文件会被反复搜索，链接速度会大手影响，因此链接器手册上建议用户只有在库文件之间存在相互声明，且这种声明不可避免时才使用分组方式。

在我们的实际工程中也由使用分组方式的情况，那就是最后链接所有库文件生成可执行文件时。由于库文件很可能存在相互声明，因此分组方式也不可避免。

 

6    参考文献

GCC Complete Reference                     Arthur Griffith

Using the GNU Compiler Collection (GCC)    Richard M. Stallman and the GCC Developer Community

The GNU linker                             Steve Chamberlain, Ian Lance Taylor

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