gcc -O0 -O1 -O2 -O3 -Os 编译优化等级

Posted 2022-06-14 Li-Yongjun

优化等级

gcc 提供了大量优化等级，用来对编译时间、目标文件大小、执行效率三个维度进行不同的取舍和平衡

• -O0，最少的优化。（这是默认的编译选项）（可以最大程度上配合产生代码调试信息，可以在任何代码行打断点，特别是死代码处）
• -O 或 -O1，有限优化。（编译时占用稍微多的时间和相当大的内存，减少代码生成尺寸、缩短执行时间）（去除无用的 inline 和无用的 static 函数、死代码消除等，在影响到调试信息的地方均不进行优化，在适当的代码体积和充分的调试之间平衡，代码编写阶段最常用的优化等级）
• -O2，高度优化。（在 -O1 的基础上，尝试更多的寄存器级的优化以及指令级的优化）（调试信息不友好，有可能会修改代码和函数调用执行流程，自动对函数进行内联）
• -O3，最大程度优化。（在 -O2 的基础上，针对循环进行更多的优化，更激进的函数内陆等）
• -Os，相当于 -O2.5。使用了所有 -O2 的优化选项，但又不缩减代码尺寸的方法。

实战演练

使用 STM32CubeMX 新建一个简单 demo，并用 Keil5 打开，使用 STM32CubeMX 创建的工程，gcc 编译优化等级默认为 -O3。
在 main() 函数里有一句 int a = 100;，打开仿真，发现这句被编译成的汇编语句为

MOVS r0,#0x64

即，将 r0 寄存器赋值为 100，就没有然后了。

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我们手动将优化等级改为 -O0，重新看 int a = 100; 对应的汇编语句，发现是两句

MOVS r0,#0x64
STR  r0,[sp,#0x00]

即，将 r0 寄存器赋值为 100，然后将 r0 寄存器中的值设置到 sp + 0x00 对应的内存位置，sp 即为栈顶。因为 a 是 main() 函数中第一个定义的变量，所以正好处于栈顶。

两者对比，-O3 优化的结果是：int a = 100; 语句并没有将 a 对应的内存真正的赋值为 100，而是等到后面使用时再进行赋值（已证实），这样做的好处是，如果后续没有对 a 的访问，真正的赋值工作可以不用做了。
-O0 由于没有优化，所以 int a = 100; 语句就乖乖地将 a 对应的内存真正的赋值 100 了。

调试的时候，要使用 -O0，不然你大概率会发现程序并不是按照你预期的顺序执行的。