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笔者来聊聊编译器的用法
arm编译器学习
首先来了解一下编译器，其通常分为三个部分：前端+优化器+后端。
前端：词法、语法和语义分析，将源代码转化为抽象语法树，生成中间代码
优化器：对得到的中间代码进行优化，使得代码更加高效，
后端：将优化的代码转化为针对各自平台的机器代码。
再通俗地说编译器的工作就是：源代码->预处理->编译->目标代码->链接->可执行程序。
再来简单看看一些编译器的历史，GCC、LLVM以及Clang等，以及文章介绍的armcc 以及armclang。
GCC （GNU Compiler Collection）是GNU开发的编译器，许可证为GPL的自由软件；
GCC 原来只能处理C，现在可以处理C++、Pascal、Object-C、Java等。
苹果公司之前一直使用GCC作为编译器，但是GCC对Objective-C支持一直不怎么好，好多新特性没有增加，所以苹果公司开始寻求编译器的替代品。
这个时候LLVM就出现了，是Chris Lattner在硕士和博士时提出和形成的编译器，不过其是采用GCC的前端进行语义分析，然后LLVM做优化和生成目标代码，可以叫做LLVM-GCC。
后来苹果公司直接计划绕开GCC，于是招募了Chris Lattner 博士开发编译器，Clang就这样诞生了，其基于LLVM开发的C/C++/Obj-C编译器，实际上其是一个编译器前端，来取代GCC或者超越GCC
armcc 是arm 公司开发的一款编译器，集成在KEIL以及ARM DS IDE里面，于5.06版本后停滞（AC5），不继续维护，其前端基于 Edison Design Group 。
armclang 集成于armcc，基于新的架构 clang 和LLVM，作为arm 的第六代编译器，AC6，成为今后主推的编译器。
armcc 编译器
arm 公司 开发的一款编译器，在2005年收购 KEIL 公司后，这块编译器就集成在KEIL IDE里面，以及自家开发的ARM DS5，编译器以及IDE相关的文档可以去ARM 公司的官网下载。
下载的文档主要分几个部分：armcc 编译器、armasm 汇编器、armlink 链接器、armar 打包以及fromelf bin文件。
1、armcc
armcc 编译器 主要是编译.c/.cpp源文件文件，生成目标文件，通过各种编译选项 command-line来支持各种特性。接着来罗列几个常见的编译选项。
一般的arm cc的编译器的编译器的语法如下：
armcc [options] [source] 举例如下： armcc -I ../common/ -I ../driver -g --apcs=interwork --cpu=Cortex-R5 -c ../common/led.c -o ../out/led.o 123
-c/-C/-o/-D-c 代表 只是编译，不进入链接步骤，-C 保留预处理的输出，然后-E 可以指定预处理输出到某个指定文件。
armcc -c -C -E -I ../common/ -I ../driver -g --apcs=interwork --cpu=Cortex-R5 ../common/led.c -o ../out/led.i 这样之后，可以看到预处理的结果，比如宏替换后的结果，方便分析问题。 12
-o 指定输出的文件名称
-D 定义宏名称，例如：-DLOG -DUART=1 -U 移除已经定义的宏名称
#define LOG #define UART 1 在编译器命令行指定上面的宏，相当于在程序里面定义上述代码的定义 1234
-I：指定include的目录 ，如果路径没指定，编译阶段就会报错，找不到相关的文件，相比大家都见过这个错误吧！
–c99 --c90 指的的是C语言的语法版本，
–cpu=name 比如 --cpu=Cortex-R5
-M/–md 这两个是用来为每个源文件产生编译依赖，–md 生成.d文件，表示这个目标文件所依赖的头文件。这个在增量编译非常有用，再找到依赖关系后，更新依赖，则可以只编译修改的文件以及依赖的文件。
armcc -c -M -I ..SYSTEMsys -I ... sys.c --no_depend_single_line --md 1
在这里插入图片描述
–diag_error/–diag_suppress/–diag_warning 对编译的警告以及错误进行处理，比如屏蔽某个编译警告/错误
--diag_error=warning 将err的编译消息视为warning, --diag_suppress=3017,1256,1148 将编译消息 编码为 3017,1256,1148的诊断消息屏蔽 --diag_warning=1234,5678 屏蔽编码为 1234,5678的warning的诊断消息 --diag_warning=error 将warning视为error 1234
例如下面的20、223 这种编码序号。
在这里插入图片描述
–feedback=filename 编译反馈，主要是用来去除没有用到的代码 （数据以及code），需要与链接的选项一起使用，通常需要编译两次。
--feedback=unused_section.txt 编译器阶段把没用到的代码和code单独放在一个section，方便链接阶段去除，链接阶段，生成不用的section区 --feedback=image_none 忽略链接阶段的链接脚本，忽略代码布局，则不会生成axf文件 --remove 去除不用的section --keep memory_alyout.o(rw) 可以设置memory_out.o中的rw段不删除 通过feedback，空间从950k -> 800k (双core的bin 所需空间) 12345
–inline/–forceinline
前者会对函数是否内敛进行考虑，后者强制将所有函数进行内敛，要对单个函数进行内敛，可以考虑对函数进行修饰，__forceinline。
需要注意的是，并不是所有的函数都可以内联，比如递归函数。
–littleend/–bigend 数据大小端设置，
-O0/O1/O2/O3/Otime/Ospace 编译优化选项
-O0最小优化。关闭大多数优化。启用调试时，此选项提供最佳调试视图，因为生成代码的结构直接对应于源代码。所有干扰调试视图的优化都被禁用。
可以在任何可到达的点设置断点，包括死代码（程序执行不到的地方 或者没有受调用的地方）。
变量的值在其范围内的任何地方都可用，但它所在的位置除外未初始化。
Backtrace 提供了读取源代码时预期的函数调用栈关系。
虽然 -O0 生成的调试视图与源代码最接近，但用户可能更喜欢 -O1 生成的调试视图，因为这提高了代码的质量在不改变基本结构的情况下。
死代码包括对程序结果没有影响的可达代码，例如对从未使用过的局部变量的赋值。无法访问的代码是专门的代码无法通过任何控制流路径访问，例如紧跟在返回之后的代码陈述。
-O1受限优化。编译器只执行可以描述为调试信息的优化。删除未使用的内联函数和未使用的静态函数。关掉严重降低调试视图的优化。如果与 –debug 一起使用，此选项会给出总体上令人满意的调试视图且具有良好的代码密度。调试视图与 –O0 的区别在于：
不能在死代码上设置断点。
变量的值在初始化后可能在其范围内不可用。例如，如果他们分配的位置已被重复使用。
没有影响的函数可能会被乱序调用，或者如果结果是不需要的。
Backtrace 可能不准确，因为在栈的方面处理有变化，存在调用优化。
优化级别 –O1 在源代码和对象之间产生良好的对应关系代码，特别是当源代码不包含死代码时。
生成的代码可以是明显小于 –O0 处的代码，这可以简化目标代码的分析。
-O2高度优化。如果与 --debug 一起使用，调试视图可能不太令人满意，因为目标代码到源代码的映射并不总是清晰的。编译器可能会执行调试信息无法描述的优化。这是默认的优化级别。调试视图与 –O1 的区别在于：
源代码到目标代码的映射可能是多对一的，因为可能多个源代码位置映射到目标文件的一个点，更激进的指令优化。
允许指令调度跨越序列点。这可能导致变量在特定点的报告值与期望的值不匹配。
编译器自动内联函数
-O3最大优化。启用调试后，此选项通常会提供较差的调试视图。ARM 建议在较低的优化级别进行调试。如果同时使用 -O3 和 -Otime，编译器会执行更积极的额外优化，例如：
高级标量优化，包括循环展开。这可以给显着以较小的代码大小成本获得性能优势，但存在构建时间较长的风险。
更积极的内联和自动内联。
这些优化有效地重写了输入源代码，导致目标代码与源代码的最低对应和最差的调试视图。--loop_optimization_level=option ，控制在 –O3 –Otime 执行的循环优化效果。循环优化的数量越高，源代码和目标代码之间的对应关系就越差。
使用 --vectorize 选项还降低了源代码和目标代码之间的对应关系。有关在源代码上执行的高级转换的更多信息，请访问–O3 –Otime 使用 --remarks 命令行选项。
因为优化会影响目标代码到源代码的映射，所以使用 -Ospace 和 -Otime 选择优化级别通常会影响调试视图。
如果需要简单的调试视图，选项 -O0 是最好的选择。选择 -O0 通常会将 ELF 映像的大小增加 7% 到 15%。要减小调试表的大小，请使用–remove_unneeded_entities 选项
–split_sections为每个源文件的函数创建一个section，方便在链接的时候去掉.o文件 中的不用的函数。–attribute((section(…))) 可以修饰data 和 function，将其放到指定的section，而不是放到默认的section
–thumb将该.c文件编译成 thumb指令，
#pragma arm 编译成arm指令 #pragma thumb 编译成thumb指令 #pragam push 保存#pragma 状态 #pragma pop 弹出状态 与上面的可以一起使用 #pragma pack（n） 设置 n字节对齐，对于结构体来说。 12345
–use_frame_pointer这个设置栈顶指针，每次进入函数后，会首先将栈顶压入栈，之后再做其他的寄存器压栈，这样的好处是backtrace的调用关系很容易找出来。详见ARM开发中几个常见的寄存器详解
-apcs=interwork 支持内部thumb与arm 指令相互切换，比如BLX，这个支持thumb指令的地方用处较多，
2、armasm
嵌入式汇编
函数形参列表可以使用变量，但是函数体必须要用寄存器，函数体都是汇编语言实现
需要汇编语言处理返回指令
__asm return-type function-name(parameter-list) { // ARM/Thumb assembly code instruction{;comment is optional} ... instruction } /*示例1*/ __asm int f(int i) { ADD r0, r0, #1 } /*示例2*/ #include__asm void my_strcpy(const char *src, char *dst) { loop LDRB r2, [r0], #1 STRB r2, [r1], #1 CMP r2, #0 BNE loop BX lr } int main(void) { const char *a = "Hello world!"; char b[20]; my_strcpy (a, b); printf("Original string: '%s' ", a); printf("Copied string: '%s' ", b); return 0; }
内联汇编
同一行如果有多行指令，必须要有封号（；）
如果一个指令超出一行，需要增加反斜杠（）
在多行格式中，允许在内联汇编语言块中的任何位置使用C和C++注释。但是注释不能嵌入到多条指令的行中。
在汇编语言中，逗号（，）用作分隔符，所以C表达式的逗号运算符必须用括号括起来来和它们进行区分
标签必须后跟冒号，：，如C和C++标签
asm语句必须位于C++函数内部。asm语句可以在任何需要C++语句的地方使用
内联程序集代码中的寄存器名被视为C或C++变量。它们不一定与同名的物理寄存器有关。如果寄存器未声明为C或C++变量，编译器将生成警告
不得在内联程序集代码中保存和还原寄存器，编译器会执行此操作。此外，内联汇编程序不提供对物理寄存器的直接访问。然而，可以通过变量间接访问寄存器
pc/lr/sp:__current_pc,__current_sp, and __return_address 来read
内联汇编中不要修改处理器模式或者协处理器的状态
int f(int x)
{
__asm
{
STMFD sp!, {r0} // save r0 - illegal: read before write
ADD r0, x, 1
EOR x, r0, x
LDMFD sp!, {r0} // restore r0 - not needed.
}
return x;
}
The function must be written as:
int f(int x)
{
int r0;
__asm
{
ADD r0, x, 1
EOR x, r0, x
}
return x;
}
int foo(int x, int y)
{
__asm
{
SUBS x,x,y
BEQ end
}
return 1;
end:
return 0;
}
由于篇幅原因，后续再补充armclang的知识。
审核编辑：汤梓红
工商网监
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