RISC-V架构常见gcc编译选项

下面是 RISC‑V 平台上“最常用、最容易踩坑”的 GCC 选项速查。按类别整理，并给出常见组合示例与自检方法。

常用 RISC‑V 专属/相关选项

选项	作用	常见取值/示例	备注
-march=	选择 ISA 扩展	rv64gc、rv64imac、rv32imac、rv64gcv_zvl128b	g=imafd+zicsr+zifencei；c=压缩；a=原子；v=向量；zba/zbb/zbs=位操作；zk*=加密；按硬件/库匹配
-mabi=	选择 ABI	lp64、lp64f、lp64d、ilp32、ilp32f、ilp32d、ilp32e	与库/RTOS ABI 必须一致；Linux 通常 lp64d；RV32E 用 ilp32e
-mcpu=	一次性指定 CPU（派生 march/mtune）	sifive-u74、thead-c906、generic	比单独写 -march/-mtune 更省心（需工具链支持该名）
-mtune=	仅调度/优化目标	rocket、sifive-7-series、thead-c906、size	不改变兼容性，仅影响性能/体积
-mcmodel=	代码/数据寻址模型（RV64）	medlow、medany	medlow：低 2GB；medany：位置无关/高地址更安全，Linux 常用
-mrelax/-mno-relax	启/停链接放宽（relaxation）	默认多为开启	需汇编器和链接器同时开启；调试或时间敏感固件可关
-mstrict-align / -mno-strict-align	是否允许非对齐访存	默认为严格对齐	硬件支持且追求性能可用 -mno-strict-align
-msmall-data-limit=	small data 阈值（使用 gp 相对寻址）	0、8、16、32	0 关闭；需运行时正确设置 gp；可减小指令体积
-msave-restore	用库函数保存/恢复寄存器	开/关	体积更小（尤其 -Os），但每函数多两次调用；需 libgcc 支持
-fPIC/-fpic	生成位置无关代码（共享库/DSO）	Linux 常用 -fPIC	裸机一般不用
-fpie 和 -pie	位置无关可执行文件	-fpie 构建，-pie 链接	Linux 可执行强化
-ffreestanding	自给环境（无 hosted 依赖）	裸机/RTOS 必备	常配合 -nostdlib -nostartfiles
-nostdlib/-nostartfiles	不用系统启动文件/标准库	裸机/RTOS	记得手动链接 -lgcc/-lc（若用 newlib）
-ffunction-sections -fdata-sections	每函数/数据独立节	常与链接裁剪配合
-Wl,--gc-sections	链接时裁剪未引用节	节省体积	与上两项配合
-O2/-O3/-Os/-Oz	优化级别	通用	-Os/-Oz 更小；-O3 更快
-g/-gdwarf-4	调试信息	通用
-fno-builtin	禁止内建函数折叠	裸机常用	避免隐式依赖 libc
-fno-common	统一 BSS 放置	裸机常用	避免多重定义隐患
-flto	链接时优化	可选	需 ld/工具链配合
-fno-plt	直连调用，减少 PLT 间接	Linux 可选	搭配 -Wl,-z,now/-z,relro

关于浮点与向量扩展

• 浮点：是否生成浮点指令由 -march 是否包含 F/D/Zfh 决定；参数传递 ABI 则由 -mabi 的 f/d 决定。两者需与库一致，不能混用。
• 向量（V）：使用 -march=…v（可加 zvl128b/zvl256b 指定最小向量寄存器位宽）。想要自动向量化可配 -O3 -ftree-vectorize；也可用 RVV intrinsic。

典型组合示例

• RV64 Linux（硬浮点通用）
  • -march=rv64gc -mabi=lp64d -mcmodel=medany -O2 -g -fPIC -fno-plt
  • 链接：-Wl,-z,relro -Wl,-z,now -Wl,--as-needed
• RV64 裸机/RTOS（软浮点，省心兼容）
  • -march=rv64imac -mabi=lp64 -mcmodel=medany -Os -g -ffreestanding -fno-builtin -ffunction-sections -fdata-sections
  • 链接：-nostartfiles -nostdlib -Wl,--gc-sections -T linker.ld -Wl,-Map=out.map -Wl,--start-group -lc -lgcc -Wl,--end-group
• RV32 MCU/裸机
  • -march=rv32imac -mabi=ilp32 -Os -g -msave-restore -ffreestanding -fno-builtin -ffunction-sections -fdata-sections
• RV64 向量加速（硬件支持 V）
  • -march=rv64gcv_zvl128b -mabi=lp64d -O3 -ftree-vectorize
• RV32E（16 寄存器小核）
  • -march=rv32e -mabi=ilp32e -Os -g

易混点/踩坑

• ABI 与库必须一致：lp64d 的对象不能和 lp64 的库混链，反之亦然。
• 想“软浮点”：不仅要 -mabi=lp64/ilp32，还要把 -march 里的 F/D 移除。
• 链接放宽（relax）要编译和链接两边一致；遇到断点/时序敏感代码，可临时关掉 -mrelax 与 --relax。
• 使用 small data 时记得在启动代码里正确设置 gp，否则会崩。

自检与排错小工具

• 看工具链支持的 multilib：riscv64-unknown-elf-gcc -print-multi-lib
• 查默认 ISA/ABI：riscv64-unknown-elf-gcc -Q --help=target | grep -E 'mabi|march|mcmodel|mtune'
• 验证产物要求的扩展：readelf -A a.elf（看 Tag_RISCV_arch）
• 查是否生成了浮点/向量指令：objdump -d a.elf | grep -E 'f(add|mul|div|sqrt).|v[0-9]'