-O1 -O2 -O3 优化的原理是什么?

  星辉资讯     |      2024-07-08 14:05

? ? ? ? ? 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)。

  • O1优化会消耗少多的编译时间,它主要对代码的分支,常量以及表达式等进行优化。?

    O2会尝试更多的寄存器级的优化以及指令级的优化,它会在编译期间占用更多的内存和编译时间。?

    O3在O2的基础上进行更多的优化,例如使用伪寄存器网络,普通函数的内联,以及针对循环的更多优化。?

    Os主要是对代码大小的优化,我们基本不用做更多的关心。?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确保程序的正确性。

  • -O0: 不做任何优化,这是默认的编译选项。

  • -O和-O1: 对程序做部分编译优化,对于大函数,优化编译占用稍微多的时间和相当大的内存。使用本项优化,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。 打开的优化选项:

  • O2优化能使程序的编译效率大大提升。

  • 从而减少程序的运行时间,达到优化的效果。

  • C++程序中的O2开关如下所示:

 
  • 同理O1、O3优化只需修改括号中的数即可。
  • 只需将这句话放到程序的开头即可打开O2优化开关。

开启O3优化:

 

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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:

 

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。

 


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。

 

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)

 

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:

 

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。

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相关参考:http://www.mamicode.com/info-detail-2373500.html

? ? ? ? ? ? ? ? https://www.cnblogs.com/wwcjj/p/9310671.html