Keil MDK優(yōu)化選項(xiàng)說(shuō)明

最近，看到群里的小伙伴在討論【我的代碼不按照流程執(zhí)行】相關(guān)的話(huà)題。這類(lèi)問(wèn)題，有經(jīng)驗(yàn)的工程師肯定能想到是什么原因?qū)е碌模蔷褪蔷幾g器把你代碼優(yōu)化了。

本文將圍繞Keil MDK優(yōu)化選項(xiàng)，以及相關(guān)拓展知識(shí)（微庫(kù)、實(shí)際應(yīng)用、調(diào)試）進(jìn)行講述，希望能對(duì)你的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)有所幫助。

一、概 述

我們所指的優(yōu)化，主要包括兩個(gè)方面：

代碼大?。⊿ize）

代碼性能（運(yùn)行時(shí)間）

在MDK-ARM中，優(yōu)化相關(guān)的配置選項(xiàng)：

當(dāng)然，如果選擇編譯器（AC5、AC6）不同，優(yōu)化選項(xiàng)也有差異（下面講述）。

舉個(gè)例子：

某些項(xiàng)目MCU容量有限時(shí)，你除了修改代碼（優(yōu)化開(kāi)支），同時(shí)你有必要使用優(yōu)化選項(xiàng)。

某些項(xiàng)目（比如某算法）需要高效（最短時(shí)間）運(yùn)行，此時(shí)有必要使用優(yōu)化選項(xiàng)。

二、優(yōu)化選項(xiàng)說(shuō)明

本節(jié)詳細(xì)講述了優(yōu)化相關(guān)選項(xiàng)，同時(shí)，編譯器選擇AC5和AC6時(shí)有差異，下面也會(huì)針對(duì)AC5和6分別講述。

1、Use Cross-Module Optimization：使用跨模塊優(yōu)化

使用跨模塊優(yōu)化可以啟用鏈接器反饋文件（進(jìn)行兩次編譯），從而允許進(jìn)一步的代碼優(yōu)化。

提示：

不針對(duì)庫(kù)目標(biāo)執(zhí)行跨模塊優(yōu)化；

跨模塊優(yōu)化將增加構(gòu)建項(xiàng)目所需的時(shí)間，因?yàn)闀?huì)自動(dòng)執(zhí)行多個(gè)編譯和鏈接步驟。

2、Use MicroLIB：使用微庫(kù)

它是ISO標(biāo)準(zhǔn)C運(yùn)行時(shí)庫(kù)的子集（其中一部分），提供了性能和代碼大小之間的權(quán)衡。

微庫(kù)并不完全兼容ANSI，但對(duì)于大多數(shù)小型嵌入式應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，它已經(jīng)足夠了。

3、Use Link-Time Code Generation：使用鏈接時(shí)代碼生成（優(yōu)化）

在V5版本之前有這個(gè)優(yōu)化選項(xiàng)，多文件編譯，鏈接時(shí)進(jìn)行優(yōu)化：

函數(shù)跨模塊內(nèi)聯(lián)

刪除未引用的變量和函數(shù)

通過(guò)重新排列變量?jī)?yōu)化內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)

在可能的情況下重用內(nèi)存

4、Execute-only Code：生成只執(zhí)行的代碼

不包含未使用（函數(shù)、變量等）代碼段。

僅限于：

C、Thumb代碼

基于Cortex-M3、M4的處理器

編譯器5.04以上

5、Optimize for Time：優(yōu)化時(shí)間

以更大的代碼大小為代價(jià)，減少執(zhí)行時(shí)間，比如使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)。

編譯器為AC6時(shí)，此選項(xiàng)為【Link-Time Optimization】，在鏈接狀態(tài)下執(zhí)行模塊間優(yōu)化。

6、Split Load and Store Multiple：分割加載和多存儲(chǔ)

指示編譯器將LDM和STM指令拆分為兩個(gè)或多個(gè)LDM或STM指令，以減少延遲，此選項(xiàng)可以提高系統(tǒng)的總體性能。

7、The One ELF Section per Function：每個(gè)函數(shù)一個(gè)ELF段

ELF代碼段通常包含許多函數(shù)的代碼，此選項(xiàng)告訴編譯器將所有函數(shù)放入它們自己的ELF段，這允許鏈接器刪除未使用的ELF段（而不是未使用的函數(shù)）。

8、AC5時(shí)：Optimization優(yōu)化選項(xiàng)

：默認(rèn)值，以?xún)?yōu)化性能為主。

Level 0 (-O0)：關(guān)閉大部分優(yōu)化，除了一些簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換，生成的代碼具有最佳的調(diào)試視圖。

Level 1 (-O1)：應(yīng)用受限優(yōu)化。

比如：刪除未使用的內(nèi)聯(lián)函數(shù)和靜態(tài)函數(shù)，刪除冗余代碼和重新排序指令等。生成的代碼經(jīng)過(guò)合理優(yōu)化，具有良好的調(diào)試視圖。

Level 2 (-O2):高度優(yōu)化，目標(biāo)代碼到源代碼的映射并不一定對(duì)應(yīng)，因此，不利于調(diào)試。

Level 3 (-O3)：最大級(jí)別優(yōu)化，級(jí)別3與時(shí)間優(yōu)化相結(jié)合可能生成比級(jí)別2更多的代碼。

9、AC6時(shí)：Optimization優(yōu)化選項(xiàng)

當(dāng)編譯器選擇AC6時(shí)，優(yōu)化選項(xiàng)有差異（有更多優(yōu)化選項(xiàng)）：

AC6優(yōu)化選型中前面5項(xiàng)（default、-O0 ~ 3）和AC5的作用基本一樣，但AC6多了三個(gè)選項(xiàng)。

-Ofast：啟用-O3的所有優(yōu)化，以及其他可能違反語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)（嚴(yán)格遵守）的優(yōu)化。

-Os balanced：平衡代碼大小與代碼速度。默認(rèn)情況下，編譯器執(zhí)行優(yōu)化以提高性能，但可能會(huì)增加image文件大小。

-Oz image size：優(yōu)化代碼大小。

三、如何優(yōu)化？

本節(jié)講述三種編譯優(yōu)化，使其達(dá)到最優(yōu)（代碼最小、性能最好）：

代碼大小

代碼性能（速度）

代碼平衡（大小和速度）

1、優(yōu)化代碼大小

針對(duì)AC5編譯器：

Use MicroLIB

Use Cross-module optimization

Optimization：level 2 (-O2)

針對(duì)AC6編譯器：

Use MicroLIB

Optimization：-Oz image size

說(shuō)明：

代碼量大（ELF代碼段通常包含許多函數(shù)的代碼），可考慮使用The One ELF Section per Function選項(xiàng)減小代碼。

AC6編譯器改進(jìn)了優(yōu)化功能（可以理解為增加的3個(gè)選項(xiàng)集成了優(yōu)化功能）。

代碼優(yōu)化大?。▽?duì)比）：

2、優(yōu)化代碼性能

針對(duì)AC5編譯器：

Use Cross-module optimization

Optimization：level 3 (-O3)

Optimize for Time

針對(duì)AC6編譯器：

Optimization：-Ofast

Link-Time Optimization

代碼優(yōu)化性能（對(duì)比）：

3、代碼平衡

這種情況下，在滿(mǎn)足代碼大小的同時(shí)，我們應(yīng)盡量滿(mǎn)足性能。

這里其實(shí)就是一個(gè)相關(guān)平衡的關(guān)系，結(jié)合上面兩種優(yōu)化方式根據(jù)自己實(shí)際情況出發(fā)，一般優(yōu)化考慮如下配置。

針對(duì)AC5編譯器：

Use Cross-module optimization

Optimization：level 3 (-O3)

Optimize for Time

針對(duì)AC6編譯器：

Optimization：-Os balanced

Link-Time Optimization

當(dāng)然，AC6中-Os balanced優(yōu)化選項(xiàng)更智能。

四、拓 展

Keil MDK的優(yōu)化功能需要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)一些項(xiàng)目能起到很大幫助作用，但優(yōu)化之后也可能帶來(lái)一些影響。

比如，使用高度優(yōu)化（-O1以上），可能會(huì)影響Debug調(diào)試（因?yàn)閮?yōu)化之后，編譯輸出和實(shí)際代碼不匹配）。

還有，指定源文件/文件組優(yōu)化。有些代碼不需要優(yōu)化，我們優(yōu)化指定的源文件/文件組就行。

本文轉(zhuǎn)載自嵌入式專(zhuān)欄

審核編輯：湯梓紅