宋宝华： 关于Linux编译优化几个必须掌握的姿势

01

编译选项和内核编译

首先我们都知道,Linux内核如果用O0编译，是无法编译过的，Linux的内核编译，要么是O2，要么是Os，这点从Linux的Makefile里面可以看出：

当选择了

CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_SIZE

它会是Os，否则就是O2。

其实O2和Os，都是一些优化选项的集合：

gcc -c -Q -O2 --help=optimizers > /tmp/O2-opts

gcc -c -Q -Os --help=optimizers > /tmp/Os-opts

前者倾向于基于速度的优化，后者倾向于基于size更小的优化。对比二者的开关选项：

meld /tmp/O2-opts /tmp/Os-opts 

发现差异小的可怜：

O2和Os都使能了inline small函数和called once的函数，但是O2里面-finline-functions是关闭的,而Os里面是开的。O2里面optimize-strlen是开的，Os里面这个选项是关闭的。相关选项的含义可以通过'man gcc'看出（有问题，找男人），譬如man gcc后检索inline-functions：

从O0到O1，O2，O3，是一个开启的优化选项逐步加大的过程：

kernel用O0编译不过，是因为kernel本身也没有想用O0能够编译过，它的设计里面包含了编译会优化的假想。下面我们用一个简单的例子来说明。

02

一个简单的例子

下面的代码：

O0编译会报如下错，说f()函数没有定义：

$ gcc -O0 cc.c

cc.c:1:13: warning: ‘f’ used but never defined [enabled by default]

 void f(void);

             ^

/tmp/ccTwwtHG.o: In function `main':

cc.c:(.text+0x19): undefined reference to `f'

collect2: error: ld returned 1 exit status

但是用O2编译，则没有问题：

$ gcc -O2 cc.c

原因在于，O2编译，它意识到a==1，所以if(a>2)，它不会成立，所以f()没有定义也没有关系。

把代码稍微改一下后：

O2这个时候也不行了：

$ gcc -O2 cc.c

/tmp/ccXiyBHn.o: In function `main':

cc.c:(.text.startup+0x7): undefined reference to `f'

collect2: error: ld returned 1 exit status

所以，通过这个例子，大家可以看出来为什么同样的代码，用O2就可以过，用O0就过不了。内核里面有许多类似设想编译器会进行优化的代码。

3.我们不想inline了

由于编译的优化，有些函数(比如小函数和全工程里面只被一个人调用的函数)虽然没有显示地写成inline，但是编译器优化为inline了，这给调试造成了一些麻烦，因为找不到这个函数对应的symbol了。

这个时候，我们可以显示地写明某些函数我们不想inline:

否则，上面2个函数，即便你代码里面没有写inline，由于O2和Os使能了相关的inline选项，也可能被编译器自动inline掉，如果我们想拒绝inline，可以通过noline来标识。

4.我不想被优化

在全局已经使能O1， O2， O3， Os的情况下，某个单独的函数我们不想做任何的优化，可以用__attribute__((optimize('O0')))来修饰这个函数，比如我们把上述用O2可以编译过的代码进行如下修改：

重新用O2编译：

$ gcc -O2 cc.c

/tmp/cc8M338p.o: In function `main':

cc.c:(.text+0x19): undefined reference to `f'

collect2: error: ld returned 1 exit status

5. 总结的话

下面给几条实践指南：

• 尽量不要尝试用O0去编译内核，这不符合真实的工程实践，也不太被主流Linux社区所支持；内核依赖O2/Os去做较多的优化；

• 追求你的代码在O2的情况下，仍然是正确的，代码要经得起编译优化；比如O0工作正常，而O2不正常，应该尽可能从自身找原因，分析汇编；

• 如果在全局优化的情况下，想针对某个局部避免优化，可以尝试用noinline，__attribute__((optimize('O0')))等进行外科手术式地调整。