禁用 GCC 中的所有优化选项

Question

使用 GCC 编译 C 程序的默认优化级别是 -O0。 根据 GCC 文档关闭所有优化。 例如：

    gcc -O0 test.c 

但是，要检查 -O0 是否真的关闭所有优化。我执行了这个命令：

    gcc -Q -O0 --help=optimizers 

在这里，我有点惊讶。我启用了大约 50 个选项。 然后，我使用以下命令检查了传递给 gcc 的默认参数：

    gcc -v 

我知道了：

Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/lto-wrapper
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 4.8.4-       
2ubuntu1~14.04' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-4.8/README.Bugs --      
enable-languages=c,c++,java,go,d,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --
program-suffix=-4.8 --enable-shared --enable-linker-build-id --
libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --with-
gxx-include-dir=/usr/include/c++/4.8 --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-
sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-
time=yes --enable-gnu-unique-object --disable-libmudflap --enable-plugin --
with-system-zlib --disable-browser-plugin --enable-java-awt=gtk --enable-gtk-
cairo --with-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64/jre --enable-
java-home --with-jvm-root-dir=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64 --with-
jvm-jar-dir=/usr/lib/jvm-exports/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64 --with-arch-
directory=amd64 --with-ecj-jar=/usr/share/java/eclipse-ecj.jar --enable-objc-
gc --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --
with-multilib-list=m32,m64,mx32 --with-tune=generic --enable-checking=release 
--build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu

Thread model: posix

gcc version 4.8.4 (Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04) 

所以我的结论是我提供给程序的-O0 标志没有被其他东西覆盖。

事实上，我正在寻求从头开始实现一个生成随机优化选项序列并将生成的序列与默认级别 0-3 进行比较的工具。就像“凹凸”一样。因此，我想将我生成的序列与零优化级别（应该是-O0）进行比较

你能解释一下为什么-O0默认启用50个选项吗？

我想到的一个想法是使用-O0 编译并使用-fno-OPTIMIZATION_NAME 关闭-O0 中的默认优化50 次。你怎么看？

Answer 1

严格来说，GCC 编译器中端是由一系列优化通道组成的（实际上是一个嵌套树，在编译过程中动态变化），因此如果 GCC 不进行优化，它将无法发出任何代码。

换一种方式想一想：GCC 的输入语言非常丰富（即使对于纯 C，你有 while，for，....）但是中间的 Gimple 语言要差得多（在特定的 Gimple/SSA），因此您需要应用一些转换以从源 AST 转到 Gimple。这些转换是优化通道，几乎按照定义。

另请参阅 answer 和 this 的图片（SVG 图像）并阅读提到的参考资料 here。

您应该将-O0 理解为禁用任何不需要生成某些可执行文件的附加优化（例如，由-O1 等提供）。

Answer 2

嗯

gcc -O0 `gcc -Q -O0 --help=optimizers 2>&1 | perl -ane 'if ($F[1] =~/enabled/) {$F[0] =~ s/^\s*-f/-fno-/g;push @o,$F[0];}} END {print join(" ", @o)'` your args here

将关闭所有选项（糟糕）。

更严重的是，如果您要涵盖所有优化状态，请列出优化标志（无论如何您都需要这样做），并使用-fmyflag 或-fno-myflag 明确打开或关闭每个优化标志。这实质上回答了您的第二个问题。

但是，您可能会认为关闭所有-O 级别的优化是不值得的。

至于为什么是这样的，介于“太宽泛”（即你必须问是谁写的）和“因为这就是https://github.com/gcc-mirror/gcc/blob/master/gcc/toplev.c 所做的”之间的某个地方 em>。

请注意，文档并没有说 -O0 禁用优化。它说（来自man page）：

-O0 减少编译时间，让调试产生预期的结果。这是默认设置。

暗示可能存在不增加编译时间且不影响调试的优化，这些将被保留。

Answer 3

为了回答我的问题，我做了一些结论和假设：

所以我说使用 O0 编译并不意味着不会应用任何优化。正如上面@abligh 所说，减少编译时间并使调试更好的选项将被打开。

也就是说，O0 是在编译层面进行优化。生成的二进制文件未进行优化以简化调试过程。

我举个例子：这个选项在O0级别启用

-faggressive-loop-optimizations

在 GCC 文档中：

此选项告诉循环优化器使用语言约束来导出循环迭代次数的界限。这假设循环代码不会通过例如导致有符号整数溢出或越界数组访问来调用未定义的行为。循环迭代次数的界限用于指导循环展开和剥离以及循环退出测试优化。 此选项默认启用。

所以对于 GCC 4.8.x，默认开启了将近 50 个选项。