高效的C編程之：C編譯器及其優(yōu)化

本章將幫助讀者在ARM處理器上編寫(xiě)高效的C代碼。本章涉及的一些技術(shù)不僅適用于ARM處理器，也適用于其他RISC處理器。本章首先從ARM編譯器及其優(yōu)化入手，講解C編譯器在優(yōu)化代碼時(shí)所碰到的一些問(wèn)題。理解這些問(wèn)題，將有助于編寫(xiě)出在提高執行速度和減少代碼尺寸方面更高效的C源代碼。

本章假定讀者熟悉C語(yǔ)言，并且有一些匯編語(yǔ)言編程方面的知識。有關(guān)ARM編程的詳細信息，請參閱本書(shū)的相關(guān)章節。

14.1C編譯器及其優(yōu)化

本章主要講解C編譯器在代碼優(yōu)化時(shí)遇到的一些問(wèn)題。要編寫(xiě)高效的C語(yǔ)言源代碼，必須了解C編譯器對什么形式的代碼有所改動(dòng)，編譯器涉及的處理器結構的限制，以及一些特殊的C編譯器的限制。

14.1.1為編譯器選擇處理器結構

在編譯C源文件時(shí)，必須為編譯器指定正確的處理器類(lèi)型。這樣可以使編譯的代碼最大限度地利用處理器的硬件結構，如對半字加載（HalfwordLoad）、存儲指令（StoreInstructions）和指令調度（InstructionScheduling）的支持。所以編譯程序時(shí)，應該盡量準確地告訴編譯器該代碼是運行在什么類(lèi)型的處理器上。有些處理器類(lèi)型編譯器是不能直接支持，如SA-1100，這時(shí)可以使用與該類(lèi)型處理器為同一指令集的基本處理器，比如對于SA-100，可以使用StrongARM。

選擇處理器類(lèi)型可以使用--cpuname編譯選項。該選項生成用于特定ARM處理器或體系結構的代碼。

如果name是處理器名稱(chēng)。

·輸入名稱(chēng)必須和ARM數據表中所示嚴格一致，例如ARM7TDMI。該選項不接受通配符字符。有效值是任何ARM6或更高版本的ARM處理器。

·選擇處理器操作會(huì )選擇適當的體系結構、浮點(diǎn)單元(FPU)以及存儲結構。

·某些--cpu選擇暗含--fpu選擇。例如，當使用--arm選項編譯時(shí)，--cpuARM1136JF-S暗含--fpuvfpv2。隱式FPU只覆蓋命令行上出現在--cpu選項前面的顯式--fpu選項。如果沒(méi)有指定--fpu選項和--cpu選項，則使用--fpusoftvfp。

14.1.2調試選項

如果在編譯C源程序時(shí)，設置了調試選項，這將很大程度地影響最終代碼的大小和執行效率。因為帶調試信息的代碼映像，為了能夠在調試程序時(shí)正確地顯示變量或設置斷點(diǎn)，包含很多冗余的代碼和數據。所以如果想最大限度地提供程序執行效率、減少代碼尺寸，就要在編譯源文件時(shí)，去除編譯器的調試選項。

以下選項指定調試表生成方法。

·-g（--debug）：該選項啟用生成當前編譯的調試表。無(wú)論是否使用-g選項，編譯器都生成的代碼是相同的。惟一差別是調試表的存在與否。編譯器是否對代碼進(jìn)行優(yōu)化是由-O選項指定調的。默認情況下，使用-g選項等價(jià)于使用：-g-dwarf2--debug_macros。

·--no_debug：該選項禁止生成當前編譯的調試表。這是默認選項。

·--no_debug_macros：當與-g一起使用時(shí)，該選項禁止生成預處理程序宏定義的調試表條目（Entry）。這會(huì )減小調試映像的大小。-gt-p是-gtp的同義字。

--debug_macros當與-g一起使用時(shí)，該選項啟用生成預處理程序宏定義的調試表條目。這是默認選項，會(huì )增加調試映像的大小。一些調試程序忽略預處理程序條目。

14.1.3優(yōu)化選項

使用-Onum選擇編譯器的優(yōu)化級別。優(yōu)化級別分別為。

·-O0：除一些簡(jiǎn)單的代碼編號之外，關(guān)閉所有優(yōu)化。使用該編譯選項可以提供最直接的優(yōu)化信息。

·-O1：關(guān)閉嚴重影響調試效果的優(yōu)化功能。使用該編譯選項，編譯器會(huì )移除程序中未使用到的內聯(lián)函數和靜態(tài)函數。如果與--debug一起使用，該選項可以在較好的代碼密度下，給出最佳調試視圖。

·-O2：生成充分優(yōu)化代碼。如果與--debug一起使用，調試效果可能不令人滿(mǎn)意，因為目標代碼到源代碼的映射可能因為代碼優(yōu)化而發(fā)生變化。