【gcc】gcc优化等级 -O1 -O2 -O3 -Os -Ofast -Og|gcc关闭优化

2023-05-16

优化等级 -O1 -O2 -O3 -Os -Ofast -Og

cmake 生成 debug和 release 版|Cmake设置优化等级

Debug和Release 方案

About table

About question

gcc/g++关闭优化

无法让GCC不优化程序，-O0 -g也不行，如何让GCC不要优化程序？

通过参数-fno-elide-constructors关闭g++的编译优化

优化等级 -O1 -O2 -O3 -Os -Ofast -Og

一下内容摘自

Using the GNU Compiler Collection (GCC)

一般来说，如果不指定优化标识的话，gcc就会产生可调试代码，每条指令之间将是独立的：可以在指令之间设置断点，使用gdb中的 p命令查看变量的值，改变变量的值等。并且把获取最快的编译速度作为它的目标。

当优化标识被启用之后，gcc编译器将会试图改变程序的结构（当然会在保证变换之后的程序与源程序语义等价的前提之下），以满足某些目标，如：代码大小最小或运行速度更快（只不过通常来说，这两个目标是矛盾的，二者不可兼得）。

在不同的gcc配置和目标平台下，同一个标识所采用的优化种类也是不一样的，这可以使用-Q --help =optimizers来获取每个优化标识所启用的优化选项。

下面每个-f**优化标识都可以在上述链接中找到解释

1.-O，-O1：

这两个命令的效果是一样的，目的都是在不影响编译速度的前提下，尽量采用一些优化算法降低代码大小和可执行代码的运行速度。并开启如下的优化选项：

-fauto-inc-dec 
-fbranch-count-reg 
-fcombine-stack-adjustments 
-fcompare-elim 
-fcprop-registers 
-fdce 
-fdefer-pop 
-fdelayed-branch 
-fdse 
-fforward-propagate 
-fguess-branch-probability 
-fif-conversion2 
-fif-conversion 
-finline-functions-called-once 
-fipa-pure-const 
-fipa-profile 
-fipa-reference 
-fmerge-constants 
-fmove-loop-invariants 
-freorder-blocks 
-fshrink-wrap 
-fshrink-wrap-separate 
-fsplit-wide-types 
-fssa-backprop 
-fssa-phiopt 
-fstore-merging 
-ftree-bit-ccp 
-ftree-ccp 
-ftree-ch 
-ftree-coalesce-vars 
-ftree-copy-prop 
-ftree-dce 
-ftree-dominator-opts 
-ftree-dse 
-ftree-forwprop 
-ftree-fre 
-ftree-phiprop 
-ftree-sink 
-ftree-slsr 
-ftree-sra 
-ftree-pta 
-ftree-ter 
-funit-at-a-time

2. -O2

该优化选项会牺牲部分编译速度，除了执行-O1所执行的所有优化之外，还会采用几乎所有的目标配置支持的优化算法，用以提高目标代码的运行速度。

-fthread-jumps 
-falign-functions  -falign-jumps 
-falign-loops  -falign-labels 
-fcaller-saves 
-fcrossjumping 
-fcse-follow-jumps  -fcse-skip-blocks 
-fdelete-null-pointer-checks 
-fdevirtualize -fdevirtualize-speculatively 
-fexpensive-optimizations 
-fgcse  -fgcse-lm  
-fhoist-adjacent-loads 
-finline-small-functions 
-findirect-inlining 
-fipa-cp 
-fipa-cp-alignment 
-fipa-bit-cp 
-fipa-sra 
-fipa-icf 
-fisolate-erroneous-paths-dereference 
-flra-remat 
-foptimize-sibling-calls 
-foptimize-strlen 
-fpartial-inlining 
-fpeephole2 
-freorder-blocks-algorithm=stc 
-freorder-blocks-and-partition -freorder-functions 
-frerun-cse-after-loop  
-fsched-interblock  -fsched-spec 
-fschedule-insns  -fschedule-insns2 
-fstrict-aliasing -fstrict-overflow 
-ftree-builtin-call-dce 
-ftree-switch-conversion -ftree-tail-merge 
-fcode-hoisting 
-ftree-pre 
-ftree-vrp 
-fipa-ra

3. -O3

该选项除了执行-O2所有的优化选项之外，一般都是采取很多向量化算法，提高代码的并行执行程度，利用现代CPU中的流水线，Cache等。

-finline-functions      // 采用一些启发式算法对函数进行内联
-funswitch-loops        // 执行循环unswitch变换
-fpredictive-commoning  // 
-fgcse-after-reload     //执行全局的共同子表达式消除
-ftree-loop-vectorize　  // 
-ftree-loop-distribute-patterns
-fsplit-paths 
-ftree-slp-vectorize
-fvect-cost-model
-ftree-partial-pre
-fpeel-loops 
-fipa-cp-clone options

这个选项会提高执行代码的大小，当然会降低目标代码的执行时间。

４. -Os

这个优化标识和-O3有异曲同工之妙，当然两者的目标不一样，-O3的目标是宁愿增加目标代码的大小，也要拼命的提高运行速度，但是这个选项是在-O2的基础之上，尽量的降低目标代码的大小，这对于存储容量很小的设备来说非常重要。

为了降低目标代码大小，会禁用下列优化选项，一般就是压缩内存中的对齐空白(alignment padding)

-falign-functions  
-falign-jumps  
-falign-loops 
-falign-labels
-freorder-blocks  
-freorder-blocks-algorithm=stc 
-freorder-blocks-and-partition  
-fprefetch-loop-arrays

5. -Ofast:

该选项将不会严格遵循语言标准，除了启用所有的-O3优化选项之外，也会针对某些语言启用部分优化。如：-ffast-math ，对于Fortran语言，还会启用下列选项：

-fno-protect-parens 
-fstack-arrays

6.-Og:

该标识会精心挑选部分与-g选项不冲突的优化选项，当然就能提供合理的优化水平，同时产生较好的可调试信息和对语言标准的遵循程度。

作者：知乎用户p31kDy
链接：https://www.zhihu.com/question/27090458/answer/137944410

cmake 生成 debug和 release 版|Cmake设置优化等级

CMake 中有一个变量 CMAKE_BUILD_TYPE ,可以的取值是 Debug 、Release、 RelWithDebInfo 和 MinSizeRel。

当这个变量值为 Debug 的时候,CMake 会使用变量 CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG 和 CMAKE_C_FLAGS_DEBUG 中的字符串作为编译选项生成 Makefile ,

当这个变量值为 Release 的时候,工程会使用变量 CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE 和 CMAKE_C_FLAGS_RELEASE 选项生成 Makefile。

提供的级别默认为：

Release - Adds the -O3 -DNDEBUG flags to the compiler
Debug - Adds the -g flag
MinSizeRel - Adds -Os -DNDEBUG
RelWithDebInfo - Adds -O2 -g -DNDEBUG flags

详细见后面说明

链接：https://www.jianshu.com/p/d761232e8e90，

查看确认：

CMAKE_CXX 给C++ 用， CMAKE_C给C

CMakeCache.txt:89:CMAKE_ASM_FLAGS_MINSIZEREL:STRING=-Os -DNDEBUG
CMakeCache.txt:92:CMAKE_ASM_FLAGS_RELEASE:STRING=-O3 -DNDEBUG
CMakeCache.txt:95:CMAKE_ASM_FLAGS_RELWITHDEBINFO:STRING=-O2 -g -DNDEBUG
CMakeCache.txt:123:CMAKE_CXX_FLAGS_MINSIZEREL:STRING=-Os -DNDEBUG
CMakeCache.txt:126:CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE:STRING=-O3 -DNDEBUG
CMakeCache.txt:129:CMAKE_CXX_FLAGS_RELWITHDEBINFO:STRING=-O2 -g -DNDEBUG
CMakeCache.txt:150:CMAKE_C_FLAGS_MINSIZEREL:STRING=-Os -DNDEBUG
CMakeCache.txt:153:CMAKE_C_FLAGS_RELEASE:STRING=-O3 -DNDEBUG
CMakeCache.txt:156:CMAKE_C_FLAGS_RELWITHDEBINFO:STRING=-O2 -g -DNDEBUG

cmake设置默认CMAKE_BUILD_TYPE

原文：[CMake] Set default build type in CMakeLists.txt

在CMakeLists.txt里写入

IF (NOT CMAKE_BUILD_TYPE)
    set(CMAKE_BUILD_TYPE "Release" CACHE STRING
        "Choose the type of build, options are: Debug Release RelWithDebInfo MinSizeRel." FORCE)
ENDIF()

设置默认构建类型

CMake提供的默认构建类型是不包含用于优化的编译器标志。对于某些项目，您可能需要设置默认生成类型，以便不必记住设置它。
为此，您可以将以下内容添加到CMakeLists.txt文件顶层

if(NOT CMAKE_BUILD_TYPE AND NOT CMAKE_CONFIGURATION_TYPES)
  message("Setting build type to 'RelWithDebInfo' as none was specified.")
  set(CMAKE_BUILD_TYPE RelWithDebInfo CACHE STRING "Choose the type of build." FORCE)
  # Set the possible values of build type for cmake-gui
  set_property(CACHE CMAKE_BUILD_TYPE PROPERTY STRINGS "Debug" "Release"
    "MinSizeRel" "RelWithDebInfo")
endif()

作者：xingxingRealzyx
链接：https://www.jianshu.com/p/d761232e8e90

Debug和Release 方案

About table

Configurations in terms of gcc/clang compilers (CMake 3.4.1):

Debug: -g
Release: -O3 -DNDEBUG
RelWithDebInfo: -O2 -g -DNDEBUG
MinSizeRel: -Os -DNDEBUG

It means:

  +---------------+--------------+--------------+----------+
  |               | optimization | assert works | stripped |
  +---------------+--------------+--------------+----------|
  |     Debug     |     no       |     yes      |    no    |
  |    Release    |    full      |      no      |   yes    |
  | RelWithDebInfo|    good      |      no      |    no    |
  |   MinSizeRel  |    size      |      no      |   yes    |
  +---------------+--------------+--------------+----------+

So I don't agree with your MinSizeRel description because in this case I think both MinSizeRel and Release are stripped.

About question

As far as I understand you want no extra flags at all (no -g, -O* or -DNDEBUG). For Makefile-like generators:

> cmake -H. -B_builds -DCMAKE_BUILD_TYPE=MyConf -DCMAKE_CXX_FLAGS_MYCONF=""
> cmake --build _builds

gcc/g++关闭优化

无法让GCC不优化程序，-O0 -g也不行，如何让GCC不要优化程序？

GDB 调试的时候发现程序的一些变量被优化了出现：optimized out, 修改了优化等级为-O0 也不行，加-g 也不行。

查了一些资料发现-O0 确实无法做到让Gcc不优化，GCC 还是会把一些内容优化了。真是苦恼。难道除了在函数面前加__attribute__((optimize（“O0”）)) 的方式，没有别的办法让GCC 不要优化程序吗

通过参数-fno-elide-constructors关闭g++的编译优化

变量定义成 volatile ，避免优化掉。

原文：通过参数-fno-elide-constructors关闭g++的编译优化_神技圈子的博客-CSDN博客_g++ 禁止优化

前两天在做讲课资料的时候遇到一个比较坑的问题。一般来说调用拷贝构造函数分三种情况

1.当用类一个对象去初始化另一个对象时。

2.如果函数形参是类对象。

3.如果函数返回值是类对象，函数执行完成返回调用时。

道理很简单，我写了个很简单的例子

在fun函数中会返回一个class A的对象，那么编译器会在栈上构造一个临时对象，构造临时对象的方法则是调用拷贝构造函数

结果运行后，如下图

没有打印出拷贝构造函数的结果。后来经过查找发现是因为g++编译器实现省略创建一个只是为了初始化另一个同类型对象的临时对象。指定这个参数（-fno-elide-constructors）将关闭这种优化，强制g++在所有情况下调用拷贝构造函数。这个参数的man手册如下：

-fno-elide-constructors

The C++ standard allows an implementation to omit creating a temporary that is only used to initialize another object of the same type. Specifying this option disables that optimization, and forces G++ to call the copy constructor in all cases.

那么加上这个参数重新编译试试，运行结果如下。

文章2《【C++踩坑】说说g++的-fno-elide-constructors参数》【C++踩坑】说说g++的-fno-elide-constructors参数_XiyouLinux_Kangyijie的博客-CSDN博客_fno参数是什么意思

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