编译器会优化未使用的链接文件吗？

Posted 2023-02-22

【中文标题】编译器会优化未使用的链接文件吗？

【英文标题】：Will the compiler optimize out unused linked files?

【发布时间】：2013-10-16 19:57:05

【问题描述】：

我正在编写一些速度非常重要的代码。我只是在编写测​​试用例后开始制作主要的二进制文件。对于我的测试运行器，我只是将所有内容提供给带有通配符的链接器。 （如下）

在我看来，链接是 C++ 将事物粘合在一起的阶段 - 填充对函数等的引用并将所有内容放在一起以形成二进制文件。

# Do the linking for the test binary
$(BIN)test_cases: $(TEST)TestRunner.o
    $(CC) $(TEST)*.o $(SRC)*.o $(CPPUNITLINKS) $(MAINLINKS) -o $(BIN)test_cases

我的问题是，鉴于我希望以任何可能的方式加速我的程序，我会更好地链接“主”二进制文件所需的最低限度的文件吗？这会导致更精简的可执行程序或更快的程序，还是编译器已经有效地丢弃了它不需要的任何东西？

【问题讨论】：

我认为链接所有 obj 文件不会影响 exe 的性能

应该是简单的尝试一个实验。写“hello, world”，链接一堆不需要的 .obj 文件，看看可执行文件有多大。在没有 .objs 的情况下重复，看看该可执行文件有多大。

@user888379：因为（在现代操作系统中）整个可执行文件没有加载到内存中——只有实际使用的部分——拥有大型可执行文件并不会降低速度。

当然，我可以测试一下，我可能会显式链接主二进制文件，看看它是如何影响它的。我的程序很难加快测试速度，但是因为它有很多随机方面。我想我在了解了更多关于链接过程的知识之后，感觉自己做对了！

【参考方案1】：

当您将目标文件链接到程序中时，链接器将解析程序中所有未解析的符号。如果您想消除死代码（GCC默认不做的），您可以执行以下操作：

使用-fdata-sections 和-ffunction-sections 标志构建目标文件（有关详细信息，请参阅GCC manual）； 使用-Wl,--gc-sections 优化标志链接目标文件，该标志告诉链接器丢弃未引用的部分。

注意：只有未使用的 static 函数会被自动删除。

理论上冗余符号的存在只会影响结果程序的大小。但是，我偶然发现了一些帖子，其中人们报告在剥离死代码后性能提高了 1% 到 2%。当然，代码库必须足够大才能注意到这种效果。

请注意，有时这种方法可能无法正常工作。例如，我在某些系统上遇到过崩溃或链接问题，可能是由于此功能的实现中存在错误。

此外，不要认为这些标志在每种情况下都能提高性能和/或大小。通过标志打开此功能并且默认情况下不存在，这是有充分理由的。实际上， 有时链接器可能会创建更大的对象和可执行文件和/或更慢的代码，更不用说您肯定也会遇到调试问题。

总之，在使用此功能时要非常谨慎，并始终按照其他答案中的建议分析您的代码前后。

最后，如果你真的追求速度，可以查看my other answer on some useful GCC optimization flags。

最后但并非最不重要的一点是，所谓的链接时间优化 (LTO) 是一个巨大的、有前途的新概念，它已被引入 GCC，并且最近变得或多或少地稳定使用。相应的标志是 -lto，有关详细信息，请参阅 here 和 here。虽然现在它是可用的，但在某些平台上并不是所有东西都是闪亮的。例如，在 Windows 上，GCC 端口 MinGW/MinGW-w64 仍在努力使 LTO 支持生产质量。

【讨论】：

谢谢，我一定要试试这个！

【参考方案2】：

只要文件不是绝对巨大，用于制作二进制文件的文件数量对执行时间的影响很小。当然，如果构建程序所需的时间是您想要改进的，那么减少目标文件的数量可能是实现更快构建时间的一个步骤。

执行程序所需的时间很大程度上取决于实际执行的代码。如果您有 0、1、3、5、20、100 或 10000 个未被调用的函数，则不会产生可衡量的差异。

了解您的代码为何运行缓慢（如果确实运行缓慢 - 可能只是因为执行您要求的工作需要很长时间）的关键是使用称为分析器的工具。探查器有很多选项，它们在很大程度上都做同样的事情。在最基本的层面上，分析器会告诉您在每个功能上花费了多少时间，而这反过来会告诉您将精力集中在哪里。然后，指令分析器将允许您深入到各个指令，以查看编译器做了什么以及在函数中花费的时间。

【参考方案3】：

加速任何程序的第一步是 PROFILE。一个好的配置文件将显示程序中每个函数使用的时间量。

使用来自分析的数据，找到调用次数最多的函数或花费最多时间的函数。这些是您应该专注于优化的功能。

优化时，先按需求优化（例如删除一些），然后按设计（选择不同的算法，删除函数），然后通过编码（重写更高效的代码，例如减少分支和跳转），最后通过使用平台特定代码（专门的汇编指令）。编码优化的捷径是告诉编译器使用最大优化来提高速度。

如果您要使用动态库或共享库，请将常用函数放在同一个库中。这允许操作系统仅根据需要加载较少的库。