GCC 优化选项详解：-O、-Ofast与-Os

"print-level-options.md" 在编程和编译过程中，优化级别是决定程序性能的关键因素之一。`print-level-options.md` 文件讨论了 GCC 编译器在优化代码时可用的不同选项，这些选项可以影响程序的执行效率、大小以及速度。通过调整这些选项，开发者可以根据需求平衡代码的性能与生成的二进制文件大小。 ### 1. 优化级别选项 - `-O<number>`：这是GCC的基本优化级别设置，`<number>` 可以是0、1、2、3或s。-O0表示无优化，-O1是轻度优化，-O2是常规优化，-O3是更高程度的优化，而-Os则侧重于减小目标代码的大小。 - `-Ofast`：这是比-O3更激进的优化，它启用了一些可能改变语义的优化，例如放宽对浮点运算标准的遵守。 ### 2. 其他特定优化选项 - `-falign-functions`、`-falign-jumps`、`-falign-labels` 和 `-falign-loops`：这些选项用于控制函数、跳转、标签和循环的对齐，可以提高性能但可能会增加代码大小。 - `-fasynchronous-unwind-tables`：当异常处理发生时，这个选项支持异步回溯，以快速恢复调用栈。 - `-fbranch-count-reg` 和 `-fbranch-probabilities`：这两个选项帮助编译器了解分支的概率，从而进行更智能的指令调度。 - `-fcrossjumping`：允许编译器跨越函数来消除冗余代码。 - `-fdata-sections`：每个全局变量或静态变量都放在自己的数据段中，便于链接器删除未使用的变量。 - `-fdelete-null-pointer-checks`：在某些情况下，编译器会删除对空指针的检查，假设这是安全的。 - `-fexpensive-optimizations`：启用一些可能延长编译时间但能显著提高代码性能的优化。 ### 3. 内存管理优化 - `-fcaller-saves`：让调用者保存被调用函数使用的寄存器，以防止因函数调用而丢失信息。 - `-fcommon`：处理未初始化的全局变量，如果它们在多个翻译单元中声明但未定义。 - `-fconserve-stack`：尽可能地减少栈的使用。 ### 4. 代码生成优化 - `-finline-functions` 和 `-finline-functions-called-once`：鼓励或强制内联函数以减少函数调用开销。 - `-fmerge-all-constants` 和 `-fmerge-constants`：合并常量，减少存储需求。 - `-freorder-blocks-and-partition` 和 `-freorder-blocks`：重新排列基本块以改善指令调度。 ### 5. 其他特性 - `-fno-strict-aliasing`：禁用严格的别名规则，有时会导致优化问题。 - `-funroll-loops`：展开循环以减少迭代次数，但可能导致代码膨胀。 理解并熟练运用这些优化选项是提升程序性能的关键。在实际项目中，开发者需要根据具体需求和目标平台选择合适的优化策略。例如，对于嵌入式系统，可能更关心代码大小，因此 `-Os` 或者禁用特定的增大代码大小的选项是明智的选择。而在高性能计算中，可能需要 `-O3` 或 `-Ofast` 来最大化性能。