高效的C編程之：C編譯器及其優(yōu)化

本章將幫助讀者在ARM處理器上編寫高效的C代碼。本章涉及的一些技術(shù)不僅適用于ARM處理器，也適用于其他RISC處理器。本章首先從ARM編譯器及其優(yōu)化入手，講解C編譯器在優(yōu)化代碼時(shí)所碰到的一些問題。理解這些問題，將有助于編寫出在提高執(zhí)行速度和減少代碼尺寸方面更高效的C源代碼。

本章假定讀者熟悉C語言，并且有一些匯編語言編程方面的知識。有關(guān)ARM編程的詳細(xì)信息，請參閱本書的相關(guān)章節(jié)。

14.1C編譯器及其優(yōu)化

本章主要講解C編譯器在代碼優(yōu)化時(shí)遇到的一些問題。要編寫高效的C語言源代碼，必須了解C編譯器對什么形式的代碼有所改動，編譯器涉及的處理器結(jié)構(gòu)的限制，以及一些特殊的C編譯器的限制。

14.1.1為編譯器選擇處理器結(jié)構(gòu)

在編譯C源文件時(shí)，必須為編譯器指定正確的處理器類型。這樣可以使編譯的代碼最大限度地利用處理器的硬件結(jié)構(gòu)，如對半字加載（HalfwordLoad）、存儲指令（StoreInstructions）和指令調(diào)度（InstructionScheduling）的支持。所以編譯程序時(shí)，應(yīng)該盡量準(zhǔn)確地告訴編譯器該代碼是運(yùn)行在什么類型的處理器上。有些處理器類型編譯器是不能直接支持，如SA-1100，這時(shí)可以使用與該類型處理器為同一指令集的基本處理器，比如對于SA-100，可以使用StrongARM。

選擇處理器類型可以使用--cpuname編譯選項(xiàng)。該選項(xiàng)生成用于特定ARM處理器或體系結(jié)構(gòu)的代碼。

如果name是處理器名稱。

·輸入名稱必須和ARM數(shù)據(jù)表中所示嚴(yán)格一致，例如ARM7TDMI。該選項(xiàng)不接受通配符字符。有效值是任何ARM6或更高版本的ARM處理器。

·選擇處理器操作會選擇適當(dāng)?shù)捏w系結(jié)構(gòu)、浮點(diǎn)單元(FPU)以及存儲結(jié)構(gòu)。

·某些--cpu選擇暗含--fpu選擇。例如，當(dāng)使用--arm選項(xiàng)編譯時(shí)，--cpuARM1136JF-S暗含--fpuvfpv2。隱式FPU只覆蓋命令行上出現(xiàn)在--cpu選項(xiàng)前面的顯式--fpu選項(xiàng)。如果沒有指定--fpu選項(xiàng)和--cpu選項(xiàng)，則使用--fpusoftvfp。

14.1.2調(diào)試選項(xiàng)

如果在編譯C源程序時(shí)，設(shè)置了調(diào)試選項(xiàng)，這將很大程度地影響最終代碼的大小和執(zhí)行效率。因?yàn)閹д{(diào)試信息的代碼映像，為了能夠在調(diào)試程序時(shí)正確地顯示變量或設(shè)置斷點(diǎn)，包含很多冗余的代碼和數(shù)據(jù)。所以如果想最大限度地提供程序執(zhí)行效率、減少代碼尺寸，就要在編譯源文件時(shí)，去除編譯器的調(diào)試選項(xiàng)。

以下選項(xiàng)指定調(diào)試表生成方法。

·-g（--debug）：該選項(xiàng)啟用生成當(dāng)前編譯的調(diào)試表。無論是否使用-g選項(xiàng)，編譯器都生成的代碼是相同的。惟一差別是調(diào)試表的存在與否。編譯器是否對代碼進(jìn)行優(yōu)化是由-O選項(xiàng)指定調(diào)的。默認(rèn)情況下，使用-g選項(xiàng)等價(jià)于使用：-g-dwarf2--debug_macros。

·--no_debug：該選項(xiàng)禁止生成當(dāng)前編譯的調(diào)試表。這是默認(rèn)選項(xiàng)。

·--no_debug_macros：當(dāng)與-g一起使用時(shí)，該選項(xiàng)禁止生成預(yù)處理程序宏定義的調(diào)試表?xiàng)l目（Entry）。這會減小調(diào)試映像的大小。-gt-p是-gtp的同義字。

--debug_macros當(dāng)與-g一起使用時(shí)，該選項(xiàng)啟用生成預(yù)處理程序宏定義的調(diào)試表?xiàng)l目。這是默認(rèn)選項(xiàng)，會增加調(diào)試映像的大小。一些調(diào)試程序忽略預(yù)處理程序條目。

14.1.3優(yōu)化選項(xiàng)

使用-Onum選擇編譯器的優(yōu)化級別。優(yōu)化級別分別為。

·-O0：除一些簡單的代碼編號之外，關(guān)閉所有優(yōu)化。使用該編譯選項(xiàng)可以提供最直接的優(yōu)化信息。

·-O1：關(guān)閉嚴(yán)重影響調(diào)試效果的優(yōu)化功能。使用該編譯選項(xiàng)，編譯器會移除程序中未使用到的內(nèi)聯(lián)函數(shù)和靜態(tài)函數(shù)。如果與--debug一起使用，該選項(xiàng)可以在較好的代碼密度下，給出最佳調(diào)試視圖。

·-O2：生成充分優(yōu)化代碼。如果與--debug一起使用，調(diào)試效果可能不令人滿意，因?yàn)槟繕?biāo)代碼到源代碼的映射可能因?yàn)榇a優(yōu)化而發(fā)生變化。