C/C++高效编译工具ccache

C/C++

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前言

在处理一些规模相对较大的工程时，编译花费的时间可能会很长。有时候我们会经常一遍一遍地编译相同的程序，此时，有了ccache情况就好多了。它将在第一遍编译时多花几秒钟，但接下来就会使编译成倍（5-10倍）的提速。
ccache 的基本原理是通过将头文件高速缓存到源文件之中而改进了构建性能，因而通过减少每一步编译时添加头文件所需要的时间而提高了构建速度。以下来了解下如何同时使用 ccache 和distcc 来使开发环境达到最佳性能。

ccache官网：http://ccache.samba.org
distcc官网：http://distcc.samba.org

一、引入ccache

在标准的编译过程中，在 UNIX 下使用 C/C++ 开发应用程序通常需要用到一个编译器（如 gcc）以及一个编译工具（如 make）。make 和所有的 C 编译器的问题在于 C 预处理程序（preprocessor）和头文件的工作方式。观察一个典型的 C 源文件，您会发现其中有很多由 #include 所引用的各种头文件。每一次编译一个文件时，C 预处理程序（cpp）都会解析并引入每个头文件以及这些头文件引用到的任何文件。通过对内容进行解析，cpp 可以将一个相当基本的 1-KB 大小的源文件转化为一个 8-KB 大小的源文件，在这个过程中，会合并入几十个甚至几百个头文件。在典型的开发项目中，有很多与项目相关的头文件可能会在不同的源文件中多次被引入，而且每个头文件本身也可能引用很多其他头文件。这就是我们使用了N年的C编译器的基本编译理念，从C出现到如今，它带给人们无数编译成果的同时，也逐渐暴露出自身固有的缺憾。

在典型的编译过程中，make 工具只编译自上次编译后发生修改的文件，这样就在很大程度上简化了编译过程。make 将必须被编译的文件限制在经过修改的那些源文件范围之内，但是即使是使用 make，仍然有相当的浪费。每一次编译项目时，源文件在编译为汇编语言和最终的机器代码之前，都要通过 cpp 进行解析。对每一个文件来说，每一次可能都要重新解析头文件，由此上面提到的问题再次出现。从编译的全过程来看，您最后可能多次解析了相同的头文件，浪费了处理器周期，更浪费了开发时间。

二、ccache基本原理

ccache（“compiler cache”的缩写）也是一个编译器驱动器。第一趟编译时ccache缓存了GCC的“-E”输出、编译选项以及.o文件到$HOME/.ccache。第二次编译时尽量利用缓存，必要时更新缓存。所以即使"make clean; make"也能从中获得好处。ccache是经过仔细编写的，确保了与直接使用GCC获得完全相同的输出。

ccache工具会高速缓存编译生成的信息，并在编译的特定部分使用高速缓存的信息，比如头文件，这样就节省了通常使用 cpp 解析这些信息所需要的时间。举例编译Example，假定 foobar.h 中包含对其他头文件的引用，ccache 会用那个文件的 cpp-parsed 版本（已编译过并被ccache缓存在cache中的备份）来取代include 声明，而不是真正去读取、理解并解释其内容，ccache 只是将缓存在高速缓存中最终的文本拷贝到文件中，使得它可以立即被编译。
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