Optimisation du compilateur

Cette astuce joue le rôle d'un guide sur la marche à suivre ou sur ce qu'il ne faut pas faire à propos des optimisations du compilateur.

L’origine de ce texte est la version 2.4.3 du livre LFS - Chapitre 6. Je l’ai modifié un peu pour créer cette astuce.

La plupart des programmes et des bibliothèques sont compilés par défaut avec le niveau d’optimisation 2 (les options gcc sont -g et -O2) et pour un processeur particulier. Sur un système Intel, les logiciels sont compilés par défaut pour les processeurs i386. Si vous ne souhaitez pas exécuter de logiciels sur une autre machine que la vôtre, vous pourriez vouloir changer les options du compilateur par défaut pour qu’ils soient compilés avec un niveau d’optimisation plus élevé et que le code généré soit spécifique à votre architecture.

Il y a plusieurs façons de modifier les options du compilateur par défaut. Une de ces façons est d’éditer tous les fichiers Makefile que vous pouvez trouver dans un paquet, d’y chercher les variables CFLAGS et CXXFLAGS (un paquet bien conçu utilisera la variable CFLAGS pour définir les options du compilateur gcc et CXXFLAGS pour les options du compilateur g++) et de changer leur valeur. Des paquets comme binutils, gcc, glibc et d’autres contiennent de nombreux fichiers Makefile dans de nombreux sous-répertoires, cela pourrait prendre beaucoup de temps. Au lieu de ça, il y a une façon plus simple de faire les choses : créer les variables d’environnement CFLAGS et CXXFLAGS. La plupart des scripts configure lisent les variables CFLAGS et CXXFLAGS et les utilisent dans les fichiers Makefile. Certains paquets ne suivent pas cette convention et nécessitent d’être édités à la main.

Pour initialiser ces variables, vous pouvez exécuter les commandes suivantes dans bash (ou les ajouter à votre .bashrc si vous voulez qu’elles soient présentes tout le temps) :

export CFLAGS="-O3 -march=<architecture>" &&
CXXFLAGS=$CFLAGS

C’est un ensemble minimal d’optimisation qui marche sur la plupart des systèmes. L’option march compilera les binaires avec des instructions spécifiques pour le processeur que vous avez précisé. Ceci signifie que vous ne pourrez pas copier ce binaire sur un processeur d’une gamme inférieure et l’exécuter. Ceci pourra soit être peu fiable ou alors ne marchera pas du tout (ça donnera des erreurs comme “Illegal Instruction, core dumped”). Vous devriez lire la page Info de GCC pour trouver d’autres drapeaux d’optimisation. Dans la variable d’environnement ci-dessus, vous devez remplacer par un identifiant de processeur approprié comme i586, i686, powerpc ou autres. Je suggère de jetter un coup d'oeil au document gcc-manual disponible sur [http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc_toc.html](http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc_toc.html), section "Hardware Models and Configurations".

Note de l’éditeur : “Reboant” a laissé une note sur le fait que l’utilisation de -Os (Optimisation pour la taille) montre des résultats incroyablement bons. Si vous voulez des binaires de petite taille plutôt qu’un temps d’exécution rapide, vous pouvez vouloir jeter un coup d’oeil à cela.

Gardez en tête que si vous trouvez un paquet qui ne se compile pas ou qui renvoie des erreurs comme “erreur de segmentation, core dumped”, cela a certainement à voir avec les optimisations du compilateur. Essayez d’abaiser le niveau d’optimisation en remplaçant -O3 par -O2. Si cela ne marche pas, essayez -O ou laissez tout tel quel. Essayez aussi de changer l’option -march. Les compilateurs sont très sensibles à certains matériels. Une mémoire défectueuse peut causer des problèmes de compilation quand des niveaux d’optimisation élevés, comme -O3, sont utilisés. Le fait que je n’aie pas de problèmes en compilant tous mes paquets avec -O3 ne signifie pas que vous n’aurez pas de problèmes. Un autre problème peut être la version de Binutils installée sur votre système qui cause souvent des problèmes de compilation dans Glibc (ceci peut être observé surtout avec RedHat car RedHat utilise souvent des logiciels en version béta qui ne sont pas toujours très stables).

“RedHat aime flirter avec le risque mais on vous laisse prendre le risque” (“RedHat likes living on the bleeding edge, but leaves the bleeding up to you”) (Citation d’une personne sur la liste de diffusion lfs-discuss).

Définition des drapeaux

Pour plus d’informations sur les drapeaux d’optimisation du compilateur, regardez les pages sur la commande gcc présente dans les docs en ligne de GCC 3.3.1 :

http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.3.1/gcc/Optimize-Options.html#Optimize%20Options http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.3.1/gcc/i386-and-x86-64-Options.html#i386%20and%20x86-64%20Options

-s

Une option de l'éditeur de liens qui supprime du binaire toutes les tables de symboles et les informations de repositionnement.

-O3

Ce drapeau initialise le niveau d'optimisation pour le binaire.

3 Le niveau le plus haut, du code machine spécifique est engendré. Ajoute auto-magiquement les drapeaux -finline-functions et -frename-registers.
2 La plupart des Makefile spécifient ceci par défaut, procèdent à toutes les optimisations supportées qui n'impliquent pas de compromis temps-mémoire. Ajoute le drapeau -fforce-mem auto-magiquement.
1 Un minimum d'optimisations sont effectuées. C'est ainsi par défaut si rien n'est spécifié.
0 N'optimise pas.
s Comme O2 mais fait des optimisations supplémentaires pour la taille.

-fomit-frame-pointer

Dit au compilateur de ne pas sauvegarder le pointeur de frame dans un registre pour les fonctions qui n'en ont pas besoin. Ceci supprime les instructions de sauvegarde, d'initialisation et de restauration des pointeurs de frame et libère un registre supplémentaire pour de nombreuses fonctions. Cela rend le débogage impossible sur certaines machines.

-march=pentium3

Définit le jeu d'instructions à utiliser lors de la compilation. -mpcu est implicitement identique à -march quand seul -march est spécifié.

i386 Processeur Intel 386
i486 Processeur Intel/AMD 486
pentium Processeur Intel Pentium
pentiumpro Processeur Intel Pentium Pro
pentium2 Processeur Intel PentiumII/Celeron
pentium3 Processeur Intel PentiumIII/Celeron
pentium4 Processeur Intel Pentium 4/Celeron
k6 Processeur AMD K6
k6-2 Processeur AMD K6-2
K6-3 Processeur AMD K6-3
athlon Processeur AMD Athlon/Duron
athlon-tbird Processeur AMD Athlon Thunderbird
athlon-4 Processeur AMD Athlon Version 4
athlon-xp Processeur AMD Athlon XP
athlon-mp Processeur AMD Athlon MP
winchip-c6 Processeur Winchip C6
winchip2 Processeur Winchip 2
c3 Processeur VIA C3 Cyrix

-mmmx, -msse, -msse2, -m3dnow

Ces options activent ou désactivent l'utilisation des fonctions intégrées qui permettent un accès direct aux extensions MMX, SSE, 3Dnow du jeu d'instructions.

Liens sur l’optimisation

Drapeaux fiables à utiliser avec Gentoo 1.4

Sécuriser & Optimiser Linux : la solution ultime 2.0

Expérience personnelle

J’ai utilisé tous les niveaux d’optimisation possibles, mais à ma déception, les résultats varient suivant les paquets. Utiliser -O(un chiffre) avec GCC 3.3.1 peut donner des résultats imprévisibles.

Vous pouvez voir certains de ces résultats imprévisibles dans les bogues suivants envoyés à GCC :

Historique des changements

1.2 Corrections de fautes de frappe
1.1 Corrections de fautes de frappe et d’erreurs de copier-coller
1.0 Adoption par Jim Gifford

Vous pouvez consulter les nouvelles versions de ce document sur http://cvs.jg555.com/viewcvs.cgi/lfs-hints