在构建 CPython 时禁用编译器优化

Question

我一直在关注 Philip Guo 的 excellent series 关于 CPython 的内部结构，并一直在使用 GDB 浏览解释器的代码。不幸的是，当我单步执行代码时，GDB 似乎跳过了很多，乱序执行指令（例如一系列赋值操作，没什么特别的）。

据我了解，这是因为编译器优化。事实上，CPython 的configure 文件似乎默认为-O2。使用./configure 和make 编译Python 2.7.15 时就是这种情况：

gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Modules/python.o ./Modules/python.c
gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Parser/acceler.o Parser/acceler.c
gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Parser/grammar1.o Parser/grammar1.c
gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Parser/listnode.o Parser/listnode.c
...

我尝试通过./configure CFLAGS="-g -O0" 配置不优化并再次使用make 编译来解决此问题（注意每行从-fno-strict-aliasing -g -O2 到-fno-strict-aliasing -g -O0 的更改）：

gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O0 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Modules/python.o ./Modules/python.c
gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O0 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Parser/acceler.o Parser/acceler.c
gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O0 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Parser/grammar1.o Parser/grammar1.c
gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O0 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Parser/listnode.o Parser/listnode.c
...

不幸的是，当我单步执行代码时，GDB 仍然会跳来跳去。为了完整起见，这是我使用 GDB 运行的命令：

gdb --args ./python test.py

test.py 的内容只是一些基本的算术和打印函数，并不真正相关。

我对其中至少一个步骤的理解一定是不完整的。我是否错误地设置了优化标志？ GDB 是否由于其他原因在指令之间跳转？任何建议将不胜感激。谢谢！

Answer 1

tl;dr：你想要configure 设置--with-pydebug。

在-O2 之后的命令行上有一个-O3，因此将-O2 更改为-O0 没有任何好处； -O3 仍然覆盖它。您需要弄清楚-O3 的来源并将其删除。

如果您查看生成的Makefile，您应该会看到如下内容：

# Compiler options
OPT=        -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall
# ...
# Avoid assigning CFLAGS, LDFLAGS, etc. so users can use them on the
# command line to append to these values without stomping the pre-set
# values.
PY_CFLAGS=  $(BASECFLAGS) $(OPT) $(CONFIGURE_CFLAGS) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS)

当然，您可以只编辑生成的Makefile，将-O3 更改为-O0。但是，如果您查看 configure 脚本和 Makefile.pre 内部，您可以看到它的来源：它是默认值，仅在这种情况下被替换：

case $ac_cv_prog_cc_g in
yes)
    if test "$Py_DEBUG" = 'true' ; then
    # Optimization messes up debuggers, so turn it off for
    # debug builds.
            if "$CC" -v --help 2>/dev/null |grep -- -Og > /dev/null; then
                OPT="-g -Og -Wall"
            else
                OPT="-g -O0 -Wall"
            fi
    else
    OPT="-g $WRAP -O3 -Wall"
    fi
    ;;

这也为除了gcc之外的其他编译器设置了正确的标志。

但是，--with-pydebug 的主要作用是启用 Py_DEBUG — 如果您正在调试 CPython 源代码，您可能需要它，但它与 -O0 是分开的，这是您实际要求的关于。所以，如果你想要只-O0，据我所知，你唯一能做的就是编辑Makefile（或者想出一些复杂的环境变量集和configure诱使它进行调试构建但未启用 Py_DEBUG) 的参数。