c++精细学习

-O设置一共有五种：-O0、-O1、-O2、-O3和-Os。 

除了-O0以外，每一个-O设置都会多启用几个选项，请查阅gcc手册的优化选项章节，以便了解每个-O等级启用了哪些选项及它们有何作用。 

让我们来逐一考察各个优化等级： 

-O0：这个等级（字母“O”后面跟个零）关闭所有优化选项，也是CFLAGS或CXXFLAGS中没有设置-O等级时的默认等级。这样就不会优化代码，这通常不是我们想要的。 
-O1：这是最基本的优化等级。编译器会在不花费太多编译时间的同时试图生成更快更小的代码。这些优化是非常基础的，但一般这些任务肯定能顺利完成。 
-O2：-O1的进阶。这是推荐的优化等级，除非你有特殊的需求。-O2会比-O1启用多一些标记。设置了-O2后，编译器会试图提高代码性能而不会增大体积和大量占用的编译时间。 
-O3：这是最高最危险的优化等级。用这个选项会延长编译代码的时间，并且在使用gcc4.x的系统里不应全局启用。自从3.x版本以来gcc的行为已经有了极大地改变。在3.x，-O3生成的代码也只是比-O2快一点点而已，而gcc4.x中还未必更快。用-O3来编译所有的软件包将产生更大体积更耗内存的二进制文件，大大增加编译失败的机会或不可预知的程序行为（包括错误）。这样做将得不偿失，记住过犹不及。在gcc 4.x.中使用-O3是不推荐的。 
-Os：这个等级用来优化代码尺寸。其中启用了-O2中不会增加磁盘空间占用的代码生成选项。这对于磁盘空间极其紧张或者CPU缓存较小的机器非常有用。但也可能产生些许问题，因此软件树中的大部分ebuild都过滤掉这个等级的优化。使用-Os是不推荐的。

gcc默认提供了5级优化选项的集合:

-O0:无优化(默认)

-O和-O1:使用能减少目标文件大小以及执行时间并且不会使编译时间明显增加的优化.在编译大型程序的时候会显著增加编译时内存的使用.

-O2: 包含-O1的优化并增加了不需要在目标文件大小和执行速度上进行折衷的优化.编译器不执行循环展开以及函数内联.此选项将增加编译时间和目标文件的执行性能.

-Os:专门优化目标文件大小,执行所有的不增加目标文件大小的-O2优化选项.并且执行专门减小目标文件大小的优化选项.

-O3: 打开所有-O2的优化选项并且增加 -finline-functions, -funswitch-loops,-fpredictive-commoning, -fgcse-after-reload and -ftree-vectorize优化选项.

-O3： 比O2更进一步的进行优化。

在包含了O2所有的优化的基础上，又打开了以下优化选项： 

l -finline-functions：内联简单的函数到被调用函数中。由编译器启发式的决定哪些函数足够简单可以做这种内联优化。默认情况下，编译器限制内联的尺寸，3.4.6中限制为600（具体含义不详，指令条数或代码size？）可以通过-finline-limit=n改变这个长度。这种优化技术不为函数创建单独的汇编语言代码， 而是把函数代码包含在调度程序的代码中。 对于多次被调用的函数来说, 为每次函数调用复制函数代码。 虽然这样对于减少代码长度不利, 但是通过最充分的利用指令缓存代码, 而不是在每次函数调用时进行分支操作, 可以提高性能。 

l -fweb：构建用于保存变量的伪寄存器网络。 伪寄存器包含数据, 就像他们是寄存器一样, 但是可以使用各种其他优化技术进行优化, 比如cse和loop优化技术。这种优化会使得调试变得更加的不可能，因为变量不再存放于原本的寄存器中。 

l -frename-registers：在寄存器分配后，通过使用registers left over来避免预定代码中的虚假依赖。这会使调试变得非常困难，因为变量不再存放于原本的寄存器中了。 

l -funswitch-loops：将无变化的条件分支移出循环，取而代之的将结果副本放入循环中。 

 -Os： 主要是对程序的尺寸进行优化。打开了大部分O2优化中不会增加程序大小的优化选项，并对程序代码的大小做更深层的优化。（通常我们不需要这种优化）Os会关闭如下选项： -falign-functions -falign-jumps -falign-loops  -falign-labels   -freorder-blocks   -fprefetch-loop-arrays  

优化介绍小结 O0选项不进行任何优化，在这种情况下，编译器尽量的缩短编译消耗（时间，空间），此时，debug会产出和程序预期的结果。当程序运行被断点打断，此时程序内的各种声明是独立的，我们可以任意的给变量赋值，或者在函数体内把程序计数器指到其他语句,以及从源程序中 精确地获取你期待的结果. 

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。  

优化代码有可能带来的问题 

1．调试问题：正如上面所提到的，任何级别的优化都将带来代码结构的改变。例如：对分支的合并和消除，对公用子表达式的消除，对循环内load/store操作的替换和更改等，都将会使目标代码的执行顺序变得面目全非，导致调试信息严重不足。 

2．内存操作顺序改变所带来的问题：在O2优化后，编译器会对影响内存操作的执行顺序。例如：-fschedule-insns允许数据处理时先完成其他的指令；-fforce-mem有可能导致内存与寄存器之间的数据产生类似脏数据的不一致等。对于某些依赖内存操作顺序而进行的逻辑，需要做严格的处理后才能进行优化。例如，采用volatile关键字限制变量的操作方式，或者利用barrier迫使cpu严格按照指令序执行的。

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