GCC編譯優(yōu)化解析

如果不指定優(yōu)化標志，gcc會(huì )產(chǎn)生可調試的代碼

啟用優(yōu)化后，gcc會(huì )改變程序的結構，讓代碼變小或者運行得更快

不優(yōu)化

在不影響編譯速度的情況下，盡量采取一些優(yōu)化算法降低代碼大小和加快代碼運行的速度，并啟用以下優(yōu)化選項：

• fauto-inc-dec
  地址訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，合并地址訪(fǎng)問(wèn)指令和地址的遞增和遞減操作

• fbranch-count-reg
  在計數寄存器中運行遞減和分支指令
  而不是單獨運行遞減指令，并與零比較，然后再根據結果進(jìn)行分支

• combine-stack-adjustments
  跟蹤堆棧的push和pop，并嘗試找到合并它們的方法

• fcompare-elim
  判斷計算結果的flag寄存器，如果可以，用flag寄存器的結果來(lái)代替現式地比較操作

• fcprop-registers
  通過(guò)寄存器存有的值，通過(guò)計算變量的依賴(lài)，減少從內存中讀取該變量的值，通過(guò)拷貝傳播，來(lái)減少變量的拷貝

• -fdce
  消除死代碼

• -fdefer-pop
  程序一般在函數返回時(shí)，會(huì )pop出棧中元素
  而編譯器，會(huì )合并多個(gè)函數調用，并一次性pop出相關(guān)的元素

• -fdelayed-branch
  嘗試對指令重新排序，來(lái)利用延遲分支指令后可用的指令槽

• -fdse
  對死代碼進(jìn)行消除

• -fforward-propagate
  The pass tries to combine two instructions and checks if the result can be simplified. If loop unrolling is active, two passes are performed and the second is scheduled after loop unrolling.

• -fguess-branch-probability
  分支預測

• -fif-conversion2
  利用條件執行把if條件轉化為無(wú)分支等價(jià)代碼

• -fif-conversion
  利用moves, min, max, set, abs等手段把if條件轉化為無(wú)分支等價(jià)代碼

• -finline-functions-called-once
  把靜態(tài)函數轉為inline函數

• -fipa-pure-const
  發(fā)現函數是純函數還是常量函數

• -fipa-profile
  對cold(僅調用一次的函數)函數進(jìn)行優(yōu)化

• -fipa-reference

• -fmerge-constants
  合并常數計算

• -fmove-loop-invariants
  優(yōu)化循環(huán)的不變量

• -freorder-blocks
  重排代碼塊

• -fshrink-wrap
  函數的開(kāi)場(chǎng)白僅在使用前才初始化，而不是在函數開(kāi)始的時(shí)候做

• -fshrink-wrap-separate
  把函數的開(kāi)場(chǎng)白和結束語(yǔ)分開(kāi)，盡在使用的時(shí)候才初始化

• -fsplit-wide-types
  對于某些需要占用多個(gè)寄存器的變量，獨立的申請寄存器

• -fssa-backprop
  在定義鏈上傳播相關(guān)使用的信息，來(lái)簡(jiǎn)化定義

• -fssa-phiopt
  優(yōu)化條件代碼

• -fstore-merging
  合并存儲

• -ftree-bit-ccp
  在tree上傳播稀疏條件位常量，并對齊傳播指針

• -ftree-ccp
  在tree上傳播稀疏條件常量，并對齊傳播指針

• -ftree-ch

• -ftree-coalesce-vars

• -ftree-copy-prop

• -ftree-dce

• -ftree-dominator-opts

• -ftree-dse

• -ftree-forwprop

• -ftree-fre

• -ftree-phiprop

• -ftree-sink

• -ftree-slsr

• -ftree-sra

• -ftree-pta

• -ftree-ter

• -funit-at-a-time

會(huì )犧牲一定的編譯速度，除了執行O1的所有編譯優(yōu)化之外，還會(huì )采取幾乎所有的目標配置支持的優(yōu)化算法，用來(lái)提高目標代碼的運行速度

• -fthread-jumps
  判斷是否有double jump，并進(jìn)行優(yōu)化

• -falign-functions
  把函數的開(kāi)始地址對齊到2的冪

• -falign-jumps
  把分支的起點(diǎn)地址對齊到2的冪

• -falign-loops
  把循環(huán)的開(kāi)始地址對齊到2的冪

• -falign-labels
  把標簽的地址對齊到2的冪

• -fcaller-saves

• -fcrossjumping

• -fcse-follow-jumps

• -fcse-skip-blocks

• -fdelete-null-pointer-checks
  檢查是否存在delete空指針

• -fdevirtualize -fdevirtualize-speculatively
  用子類(lèi)虛函數覆蓋虛函數函數指針

• -fexpensive-optimizations

• -fgcse -fgcse-lm
  全局的公用子表達式優(yōu)化

• -fhoist-adjacent-loads

• -finline-small-functions
  把小函數優(yōu)化為內聯(lián)函數

• -findirect-inlining

• -fipa-cp
  過(guò)程間常數傳播

• -fipa-cp-alignment

• -fipa-bit-cp

• -fipa-sra
  過(guò)程間優(yōu)化，刪除未使用的參數，將值傳遞優(yōu)化為引用傳遞

• -fipa-icf

• -fisolate-erroneous-paths-dereference
  檢測由于取消空指針而觸發(fā)錯誤或未定義行為的路徑，將這些路徑隔離

• -flra-remat
  通過(guò)上下文敏感，重用變量

• -foptimize-sibling-calls
  優(yōu)化同級和尾部遞歸調用

• -foptimize-strlen
  優(yōu)化strlen函數

• -fpartial-inlining
  部分內聯(lián)函數

• -fpeephole2
  機器相關(guān)優(yōu)化

• -freorder-blocks-algorithm=stc
  塊內代碼重排優(yōu)化

• -freorder-blocks-and-partition -freorder-functions
  重排代碼

• -frerun-cse-after-loop
  重新運行公共表達式減少在循環(huán)后

• -fsched-interblock -fsched-spec
  在不同塊間進(jìn)行重排指令

• -fschedule-insns -fschedule-insns2

• -fstrict-aliasing
  類(lèi)型嚴格轉換檢查

• -fstrict-overflow
  檢查類(lèi)型是否溢出

• -ftree-builtin-call-dce

• -ftree-switch-conversion -ftree-tail-merge

• -fcode-hoisting

• -ftree-pre

• -ftree-vrp

• -fipa-ra
  函數調用者，如果某些寄存器沒(méi)有用到，則可以不需要保存這些寄存器的值

除了執行O2所有的優(yōu)化選項之外，一般還會(huì )采用很多向量化算法，提高程序的并行度，并利用CPU的流水線(xiàn)和cache來(lái)加快運行速度，

這個(gè)選項會(huì )加大代碼的大小，并降低目標代碼的執行時(shí)間

• -finline-functions
  采用一些啟發(fā)式算法對函數進(jìn)行內聯(lián)

• -funswitch-loops
  找到循環(huán)的不變條件，并移到循環(huán)外部

• -fpredictive-commoning
  在循環(huán)間重用計算

• -fgcse-after-reload
  執行全局的共同子表達式消除

• -ftree-loop-vectorize　
  向量化優(yōu)化

• -ftree-loop-distribute-patterns
  把loop的某些部分轉化為標準函數，例如memset

• -fsplit-paths

• -ftree-slp-vectorize
  基本塊向量化

• -fvect-cost-model

• -ftree-partial-pre
  部分冗余代碼消除

• -fpeel-loops

• -fipa-cp-clone
  過(guò)程間調用函數克隆，讓常量傳播更有效

目的是盡量減少目標代碼的大小，這對存儲容量很小的設備尤為重要

• -falign-functions
  對齊

• -falign-jumps
  對齊

• -falign-loops
  對齊

• -falign-labels
  對齊

• -freorder-blocks
  重排

• -freorder-blocks-algorithm=stc
  重排

• -freorder-blocks-and-partition
  重排

• -fprefetch-loop-arrays
  預取

除了啟用所有O3的優(yōu)化選項之外，還會(huì )針對某些語(yǔ)言啟用部分優(yōu)化

目的是保留較好的可調試信息的前提下提供合理的優(yōu)化

• -E: 預處理

• -S: 編譯

• -c: 編譯 匯編 不鏈接

• -g: 包含調試信息

• -I: 指定include頭文件目錄

• -o: 輸出編譯文件

• -w: 忽略所有警告

• -Werror: 不區分警告和錯誤，遇到任何警告都停止編譯

• -Wall: 開(kāi)啟大部分告警提示

• -Wshadow: 作用域相關(guān)存在變量同名時(shí)發(fā)出告警

• -Wextra: 對所有合法但值得懷疑的表達式發(fā)出告警

ref: https://gcc.gnu.org/onlinedocs/