GCC编译优化的几个纬度和方法以及注意事项

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纬度分为以下几类：

1. 编译时间
2. 目标文件长度
3. 执行效率

方法的话一般有以下几类：

1. 精简操作指令
2. 尽量满足CPU流水线操作
3. 通过对程序行为进行猜测，重新调整代码执行顺序
4. 充分使用寄存器
5. 对简单的调用进行展开

提到优化，自然就会想到-O的开关，GCC提供了从O0-O3以及Os的优化级别，你也可以在这个基础之上进行针对性的屏蔽或者添加：

• O0 – 不做任何优化，这是默认的编译选项（据我了解，-O0其实也是有部分优化的）
• O和O1 – 对程序做部分编译优化，编译器会尝试减小生成代码的尺寸，以及缩短执行时间，但并不执行需要占用大量编译时间的优化
• O2 – 比O1更高级，进行更多优化。gcc将执行所有的不包含时间和空间折中的优化。当设置O2的时候，编译器不进行循环展开以及函数内联优化。与O1相比较，O2优化增加了编译时间的基础上，提高了生成代码的执行效率
• O3 – 在O2的基础上进行更多的优化。使用伪寄存器网络，普通函数的内联，以及针对循环的更多优化
• Os – 主要针对代码大小的优化。通常各种优化都会打乱程序的结构，让调试工作变得无从着手，并且会打乱执行顺序。依赖内存操作顺序的程序需要做相关处理才能保证程序的正确性

当然也不是说编译优化就都是好的，他也会带来诸多问题：

1. 调试问题 – 任何级别的优化都会带来代码结构的改变。比如会对分支做合并和消除，对公用子表达式做消除，对循环内load/store操作做替换和更改，都会使你的目标代码的执行顺序变的面目全非，导致调试信息不足
2. 内存操作顺序改变问题 – 在O2优化后，编译器会对影响操作内存的执行顺序，比如-fschedule-insns允许数据处理时先完成其他的指令， -fforce-mem有可能导致内存和寄存器之间的数据产生类似脏数据的不一致等。对于某些依赖内存操作顺序而记性的逻辑，需要做严格的处理后才能进行优化。比如利用volatile关键字限制变量的操作方式，或者利用barrier迫使CPU严格按照指令序执行。