GCC选项--编译优化

GCC是一个具有优化功能的编译器，可以提高生成的可执行文件的运行速度或减少它的大小。代码优化大致可以分为两个级别：源代码级别和机器指令级别。

源代码级别
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源码级别通常有：公共表达式消除和函数内嵌。前者将需要重复计算的表达式的结果保存至临时变量，待再次需要使用时直接使用该变量的值，无需重复计算；后者则是我们非常熟悉的内联函数的概念，编译器会自动将一些短小的函数展开，而非执行函数调用，从而避免函数调用的开销。
循环展开是一种速度-空间折中的优化方案，它通过将循环条件展开，避免每次进行条件判断，从而加快程序的执行速度，但与此同时，会增加代码的大小。

指令调度
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最底层的优化是指令调度，编译器决定各条指令的最佳次序。绝大部分CPU允许在一条指令结束执行以前开始执行一条或多条新指令，即多指令在同一CPU上并行地执行。在指令调度优化打开的情况下，指令需要被重新安排，以便在适当的时间点，它们运行的结果对后面的指令是可获得的，以允许最大的并行执行。当然，这需要额外的内存和编译处理的时间。

GCC优化选项
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命令行选项"-OLEVEL”，LEVEL是从1到3的数字，表示不同的优化级别。
-O0或没有-O选项：不进行任何优化，用尽可能直接的方法来编译源代码，每行代码被直接转换为可执行文件中的对应指令。当调试一个程序时，这是使用的最佳选项。
-O1或-O选项：该选项会打开那些不需要使用任何速度-空间折衷的最常见形式的优化，不会使用指令调度级别的优化。
-O2：在O1级别的基础上添加指令调度。对于要部署的程序而言，该级别通常是最佳选择，因为在不增加可执行文件大小的情况下，它提供了
-O3：打开更深度的优化，比如函数内嵌。该级别提升执行文件的速度，但也可能增加其大小。有些情况下优化反而是不利的，实际上会使得程序运行缓慢。
-funroll-loops：打开循环展开。
-Os：选择所见可执行文件大小的优化，目的是为内存和磁盘空间受限的系统生成尽可能小的可执行文件。

在使用优化选项时，需要权衡获得的好处与付出的代价，绝大部分情况下，调试时使用-O0，开发和部署时使用-O2就足够了。

参考文献
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1.