Keil MDK 编译器 AC5 和 AC6 优化选项重要内容和区别

. R' P$ b7 k+ B7 C使用过Keil MDK （Arm Compiler 6）编译器V6版本的读者应该发现了一个问题，V6版本速度比V5版本编译速度快很多。
: l4 R( e6 j6 B( z1 m! _
' m3 @% T8 _6 k7 w- y
, p; A) \& S) @( O7 v（说明：是V6版本编译器，不是V6版本MDK）
+ I$ Q  y  p) R. q8 I/ k0 ~
8 ?4 p0 |8 U4 |0 _1 n那你发现了Arm Compiler V6和V5有什么区别吗？ 集成在MDK中的优化选项又有哪些区别？

, h# H" k' b: G2 H8 v0 q一、关于Arm Compiler 6
" G5 Y) j" S. E) i% Z+ _) i

Arm Compiler 6（简称AC6）是用于Arm处理器的编译工具链，目前最新版本：Arm Compiler  V6.14。


用于编译Coterx-M处理器的编译器很多，Arm Compiler就是其中一个，常用于Keil MDK、 Arm Development Studio（DS-5）中，还可用作独立工具链安装。

当然，除了Arm Compiler，针对Coterx-M的编译器还有很多，比如：GNU Compiler、 IAR Compiler、 CCS Compiler等。
6 T& w- I, j0 w% w  D
Arm Compiler 6工具链包括：
6 S+ X& S( s9 v% h- `; Z$ L' {armclang：基于LLVM和Clang技术的编译器和集成汇编器。
armasm：armasm语法汇编代码的旧版汇编程序。将armclang集成汇编程序用于所有新的汇编文件。
' |( d( j' x* J9 b4 [armar：使ELF目标文件集可以一起收集。
0 X. W8 n/ N6 l8 V0 harmlink：将对象和库组合在一起以生成可执行文件的链接器。
fromelf：镜像转换程序和反汇编程序。
Arm C libraries：嵌入式系统的运行时支持库。
# v; g! ?, \# Y& G1 P* Q2 M$ `Arm C ++libraries：基于LLVM libc++项目的库。

ARM Compiler 5（和更早版本）使用armcc编译器，而ARM Compiler 6将armcc替换为armclang，armclang基于LLVM，它具有不同的命令行参数、指令等，因此算是一个新的编译器。

) i( x, _* S: P5 O7 F更多参考内容和地址：
0 S8 I3 Z. ?% Z& [; I5 D编译器Clang会代替GCC吗？


: w1 V! P6 W2 p3 y" T, ?http://www2.keil.com/mdk5/compiler/6/
5 T: W8 w; Z# c2 `https://developer.arm.com/tools-and-software/embedded/arm-compiler/downloads/version-6

) O1 K$ ^# a) G" E$ a
二、AC5和AC6
/ \$ l& x; d0 U  ?! ]4 \: r

Arm Compiler 5（AC5）算是用的比较多的一代编译器，在Keil MDK V4版本及V5早期的版本都是使用AC5。
+ d$ }" F, ?% u2 O5 m: T7 E
- X, }* P  A( w/ L5 u2 W% f- |在2015年的时候，AC6发布了，并在随后新版本的MDK中集成了AC6，直到现在最新版本的MDK集成了AC6.13（可以修改版本）：

AC6相比AC5优势
9 x" |# v1 e6 V; ^) |9 Q% }$ S

' s/ }* M; ^0 |8 O3 iAC6相比之前版本的编译器做了很多改动，大家最为直观的感受就是编译速度提高了很多，还有代码大小。

当然除了速度和大小，还有其他很多优势，比如：支持C ++ 14标准、使用TrustZone for Armv8-M为设备创建安全和非安全代码、兼容基于GCC创建的源代码，也就是GCC可以编译的源码它也能编译。

这是官方提供的代码大小对比：
0 J/ f' y1 p/ G2 Q

AC5升级到AC6


AC5和AC6是不同的编译器，兼容性方面还是有差异，需要迁移。这个迁移过程官方提供有文档：
0 k% s  Q3 O6 p* p4 n$ l9 E6 j( H: o
; G( ]+ R) }! H5 _
( f5 H9 a( ~: e! bhttps://developer.arm.com/docs/100068/0614/migrating-from-arm-compiler-5-to-arm-compiler-6
2 }& W5 J: q+ `) ?* d
4 r+ S2 z8 a5 x当然，也可以参看我之前分享的文章：

: r$ Q" \) w8 m/ z( i# [
MDK-ARM编译器从V5升级到V6需要做哪些工作？
1 i6 L  e  ~. i/ G
$ M/ R9 X  T3 A! ?三、Keil MDK 优化选项

4 U; b+ \" o: y. t+ o2 h
7 l. ~* k: ]: a! y在Keil MDK中，相比AC5，使用AC6会增加几个优化选项：代码大小、速度、平衡等。

优化选项包含：
* K( `0 ^& G& `$ |6 @

优化级别-O0

9 U" E4 }. U5 w. N
# Y3 r* }0 o7 x) B% X) E-O0禁用所有优化。此优化级别是默认设置。使用-O0 结果可以加快编译和构建时间，但比其他优化级别生成的代码要慢。与-O0其他优化级别相比，代码大小和堆栈使用率明显更高 。生成的代码与源代码紧密相关，但是生成的代码量更大，包括无用的代码。
! K1 c" G; I2 i8 w5 X4 J& e7 S
8 h; z) A* c8 d; G/ G
优化级别-O1
-O1在编译器中启用核心优化。此优化级别提供了良好的调试体验，并具有比-O0更好的代码质量，堆栈使用率也提高了。Arm建议使用此选项以获得良好的调试体验。
8 Y/ M, N. U7 S, u* r7 O: R
$ w9 s  e' C- z3 o
# P3 F! M3 I# [! i: v' m/ s* A' ^-O1与-O0相比，使用时的区别是：


8 D& |0 G7 g" }+ D: h$ _启用优化，这可能会降低调试信息的完整度。
# E1 g& A- e$ k9 G9 b+ f4 O
! h/ ]0 w0 O: J- ]- L( g
启用了内联和尾调用，这意味着回溯可能无法提供打开功能激活的堆栈。
4 ^' w" L. e% ^1 y
6 a6 u1 z& C% e3 d- c
7 U& P% q- W6 h" y4 o: Y不会调用没有使用，或没有预期调用的函数，代码量更小。

% l7 z2 I1 Y' @3 z0 U% u5 v
) t1 W1 p% T: t$ \0 o变量的值在不使用后可能在其范围内不可用。例如，它们的堆栈位置可能已被重用。。
0 a& {3 x2 y' A2 G

" ^2 Q% s. I! X, ~2 @优化级别-O2
-O2与-O1相比，有更高的性能优化。增加了一些新的优化，并更改了优化的启发式方法。这是编译器可能生成矢量指令的第一个优化级别。它还会降低调试体验。
! {1 ?: j2 K7 \4 u- }( J- u
2 g. L2 k, ?! S9 M
-O2与-O1相比使用时的差异是：

- U1 y- @/ y8 U. V$ t
编译器认为内联调用站点可获利的阈值可能会增加。
% @% n+ r7 s# E: Z+ c1 ^7 r! c

+ o7 S( d$ Q; F执行的循环展开数量可能会增加。


2 y! \" n. V( M5 M8 x可以为简单循环和独立标量运算的相关序列生成矢量指令。
  O  ?: @/ m- F' S2 E5 j% U6 \! S
6 P% j& t2 _/ s3 k8 i
4 Q3 {+ j2 M7 V/ a* O可以使用armclang命令行选项禁止创建矢量指令-fno-vectorize。
* i1 x2 ^$ Y9 t0 l3 R

& ~  ^+ U/ V; a* T& ~2 q优化级别-O3
  p  a+ D4 p2 I* [/ h! ?7 H! D- C) t- `-O3与-O2相比，有更高的性能优化。此优化级别允许进行需要大量编译时分析和资源的优化，并且与-O2相比更改了优化的启发式方法。-O3指示编译器针对生成的代码的性能进行优化，而忽略生成的代码的大小，这可能会导致代码大小增加。
0 l+ W  Y) d" l2 K) Z9 g

1 y& N& h: u1 B5 B" l8 {( w-O3与-O2相比使用时的差异是：

1 b& q0 S; C. Y9 }' ^$ Y
编译器认为内联调用站点是有利可图的阈值增加。
. o- x- n! C, K& l9 F

执行的循环展开量增加。
( Y( J- u) A' V% [9 W6 v

# Q% p4 s! y2 O8 P) O在编译器管道中启用更积极的指令优化。


优化级别-Os
8 O' L& k  K, N* x+ @/ Q! P-Os目的是在不显着增加代码大小的情况下提供高性能。根据你的应用程序，提供的性能可能类似于 -O2或-O3。
& U0 N" `1 V7 {6 b* |3 x, u

% }8 p9 ~! y8 G7 F$ x. a& N' Y-Os与-O3相比，可减少代码大小。但会降低调试体验。

/ X0 b# w( r" I2 t. k, {: h
-Os与-O3相比使用时的差异是：

2 k8 Z& Z; K% y& T- i
' W% Q1 q$ n* C2 N' o/ ]& f6 {降低编译器认为内联调用站点可获利的阈值。

  L/ x, ^) z! u6 h" l
显着降低了执行的循环展开量。
; A: S) b8 u- I

4 V* \4 X- G4 y优化级别-Oz
+ T0 a  f$ v# r4 Y$ k1 t& I-Oz目的是提供尽可能小的代码量。Arm 建议使用此选项以获得最佳代码大小。此优化级别会降低调试体验。
2 i3 {( w' F, W+ [  i% n8 P
9 i4 |" o/ @2 _0 u6 C  X
4 X: `6 g& i  J6 R; p-Oz与-Os相比使用时的差异是：
: @* g5 A1 Z2 h8 r
5 C0 g2 q" ~$ M
编译器仅针对代码大小进行优化，而忽略性能优化，这可能会导致代码变慢。


- @# _1 p9 V% [; [; V4 _未禁用功能内联。在某些情况下，内联可能会整体上减少代码大小，例如，如果一个函数仅被调用一次。仅当预期代码大小会减小时，才将内联启发式方法调整为内联式。


禁用可能会增加代码大小的优化，例如循环展开和循环矢量化。

+ \* \  l2 K" E
循环是作为while循环而不是do-while循环生成的。
7 w- B6 x$ e$ x6 M& z4 |5 D* ~
+ t) a. w# e3 S" ^/ O
优化级别-Ofast
-Ofast从级别执行优化，包括使用 -ffast-math armclang选项执行的优化。

4 F; N9 E, g3 c$ n2 B6 \! w( G; k
该级别还执行其他进一步的优化，可能会违反严格遵守语言标准的要求。
! {4 E8 v9 a  _/ ]6 V

与-O3相比，该级别会降低调试体验，并可能导致代码大小增加。


2 u. x* [9 L5 T# T1 Q( f" ]: ~优化级别-Omax
' M, M6 s) g" G7 l4 Y6 B-Omax是最大程度的优化，并专门针对性能优化。它支持从级别进行的所有优化，以及链接时间优化（LTO）。
$ d5 @4 ^* a/ ^! H8 `, H' _) q- G

在此优化级别上，Arm Compiler可能会违反严格遵守语言标准的规定。使用此优化级别可获得最快的性能。


- I8 Z+ R/ l/ X与-Ofast相比，该级别会降低调试体验，并可能导致代码大小增加。


$ r) V1 b5 L* C+ t/ h9 F如果你使用-Omax进行编译，并具有单独的编译和链接步骤，你还必须在armlink命令行中包括-Omax。

- [1 t0 N7 c* R8 I- n3 R* w1 w- r