gcc-o优化选项说明

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GCC编译器优化选项分析及具体优化了什么收藏起因：目前项目使用niosIDE作为开发平台，其使用的编译器为gcc的交叉编译器。在设定编译条件时，在debug模式下生成的程序正常，但是在release模式下会出现LCD显示的开端显示不全，缺少一个字节或字的状况。为了了解具体为什么造成该问题，对两种模式下的配置做了对比，编译器皆为nios2-elf-gcc交叉编译器，debug模式编译器参数为：-DALT_DEBUG-O0-g–Wall。release模式编译器参数为:-DALT_RELEASE-O2-g–Wall。两种模式下的参数简单说明如下-DALT_DEBUG：目前没有明确资料显示该项的具体作用，根据命名可认为与调试有关选项。且两种模式下都有，暂时认为不会造成差异。-O0:gcc编译器默认优化等级。-g：gdb调试器支持选项用于在编译时生成相关调试信息。-Wall：打开所有编译器告警选项，即编译器最严格告警模式。-O2：gcc编译高于O0低于O3的编译优化选项。通过对比可以发现两种模式主要的不同在于编译器优化程度不同，那么编译器在两种优化下究竟做了什么优化那？是否由这些问题造成的显示丢失问题那？？现在我们来看看gcc编译器的优化参数到底做了什么优化。（注：由于关于nios2-elf-gcc的文档资料十分稀少，不能形成可分析的文档，所以以通用的gcc作为分析，毕竟同出一源）正文：GCC编译器优化选项介绍：GCC编译器在目前是不是用最多的编译器也相去不远，尤其在嵌入式领域很多编译器都是基于GCC的crossgcc版本。毕竟功能成熟而且有开放的源代码。这里只介绍优化编译的参数-O用来开启优化编译选项。-O0：默认模式，不做任何优化。-O1：优化。该模式下对于一个大的函数或功能会花费更多的时间和内存。 在-O1下：编译会尝试减少代码体积和代码运行时间。但是并不执行会花费大量时间的优化操作。在该模式下将打开一下优化选项:-fdefer-pop-fdelayed-branch-fguess-branch-probability-fcprop-registers-floop-optimize-fif-conversion-fif-conversion2-ftree-ccp-ftree-dce-ftree-dominator-opts-ftree-dse-ftree-ter-ftree-lrs-ftree-sra -ftree-copyrename-ftree-fre-ftree-ch-funit-at-a-time-fmerge-constants该模式下在不影响调试的状况下还会打开‘-fomit-frame-pointer优化项。同时该模式不会为Ada编译器打开‘-ftree-sra’优化项，如需要则请使用命令参数输入‘-ftree-sra’进行优化。-O2:进一步优化.GCC执行几乎所有支持的操作但不包括空间和速度之间权衡的优化。-O2优化等级下，并不执行循环展开和函数“内联”【注1】优化操作。与-O1比较该优化-O2将会花费更多的编译时间当然也会生成性能更好的代码。-O2除了打开-O1的所有优化参数外还打开以下优化选项。-fthread-jumps-fcrossjumping-foptimize-sibling-calls-fcse-follow-jumps-fcse-skip-blocks-fgcse-fgcse-lm-fexpensive-optimizations-fstrength-reduce-frerun-cse-after-loop-frerun-loop-o-fcaller-saves -fpeephole2-fschedule-insns-fschedule-insns2-fsched-interblock-fsched-spec-fregmove-fstrict-aliasing-fdelete-null-pointer-checks-freorder-blocks-freorder-functions-falign-functions-falign-jumps-falign-loops-falign-labels-ftree-vrp-ftree-pre还要注意-fgcse下关于请求-O2优化等级的用于计算goto的程序。-O3：更进一步优化。-O3打开-O2指定的所有优化操作并且打开：-finline-functions-funswitch-loops-fgcse-after-reload优化项。-Os：针对程序空间大小优化（多用于嵌入式系统）。-Os使能-O2中除去会增加程序空间的所有优化参数。同时-Os还会执行更加优化程序空间的选项。-Os会关闭以下优化选项：-falign-functions-falign-jumps-falign-loops -falign-labels-freorder-blocks-freorder-blocks-and-partition-fprefetch-loop-arrays-ftree-vect-loop-version关于GCC编译的优化选项一共有-O0（默认），-O1，-O2，-O3及-Os五个参数。各个参数优选内容如上所示。但是各个优化内容到底是指什么那？继续分析。2.优化具体参数含义。（共计49项）-fdefer-pop推迟推出函数调用的参数，对于那些需要在函数调用后必须取出（pop）函数参数的机器而言，打开该项编译器将把函数调用的参数压入栈，等必要时几个函数调用参数一起取出（pop）。这将节省处理时间。-fdelayed-branch如果对目标机支持这个功能,它试图重新排列指令,以便利用延迟分支(delayedbranch)指令后面的指令空隙.-fguess-branch-probability使用启发式算法预测分之指令，增加指令的命中率，提升运行效果。-fcprop-registers使用寄存器之间copy-propagation传值;因为在函数中把寄存器分配给变量,所以编译器执行第二次检查以便减少调度依赖性(两个段要求使用相同的寄存器)并且删除不必要的寄存器复制操作-floop-optimize通过优化如何生成汇编语言中的循环，编译器可以在很大程序上提高应用程序的性能。通常,程序由很多大型且复杂的循环构成。通过删除在循环内没有改变值的变量赋值操作,可以减少循环内执行指令的数量,在很大程度上提高性能。此外优化那些确定何时离开循环的条件分支，以便减少分支的影响。 -fif-conversionif-then语句应该是应用程序中仅次于循环的最消耗时间的部分。简单的if-then语句可能在最终的汇编语言代码中产生众多的条件分支。通过减少或者删除条件分支,以及使用条件传送设置标志和使用运算技巧来替换他们,编译器可以减少if-then语句中花费的时间量。-fif-conversion2这种技术结合更加高级的数学特性，减少实现if-then语句所需的条件分支。-ftree-ccpPerformsparseconditionalconstantpropagation(CCP)ontrees.Thispassonlyoperatesonlocalscalarvariablesandisenabledbydefaultat‘-O’andhigher.-ftree-dce编译器将消除无用的不会被执行的代码（deadcode）-ftree-dominator-optsPerformavarietyofsimplescalarcleanups(constant/copypropagation,redun-dancyelimination,rangepropagationandexpressionsimplification)basedonadominatortreetraversal.Thisalsoperformsjumpthreading(toreducejumpstojumps).Thisflagisenabledbydefaultat‘-O’andhigher.-ftree-dse-ftree-terPerformtemporaryexpressionreplacementduringtheSSA->normalphase.Sin-gleuse/singledeftemporariesarereplacedattheiruselocationwiththeirdefin-ingexpression.Thisresultsinnon-GIMPLEcode,butgivestheexpanders muchmorecomplextreestoworkonresultinginbetterRTLgeneration.Thisisenabledbydefaultat‘-O’andhigher.-ftree-lrsPerformliverangesplittingduringtheSSA->normalphase.Distinctliverangesofavariablearesplitintouniquevariables,allowingforbetteroptimizationlater.Thisisenabledbydefaultat‘-O’andhigher.-ftree-sra-ftree-copyrename-ftree-fre-ftree-ch-funit-at-a-time-fmerge-constants-fthread-jumps-fcrossjumping-foptimize-sibling-calls-fcse-follow-jumps-fcse-skip-blocks-fgcse-fgcse-lm-fexpensive-optimizations-fstrength-reduce-frerun-cse-after-loop-frerun-loop-o -fcaller-saves-fpeephole2-fschedule-insns-fschedule-insns2-fsched-interblock-fsched-spec-fregmove-fstrict-aliasing-fdelete-null-pointer-checks-freorder-blocks-freorder-functions-falign-functions-falign-jumps-falign-loops-falign-labels-ftree-vrp-ftree-pre-finline-functions允许编译器选择某些简单的函数在其被调用处展开，比较安全的选项，特别是在CPU二级缓存较大时建议使用。-funswitch-loops-fgcse-after-reload