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  • 程式減肥三步走

    對於設計嵌入式Linux 系統的研發人員來說,有一個問題是必須要考慮到的,那就是
    記憶體的空間。
    我們知道嵌入式Linux 系統所用的記憶體不是軟碟、硬碟、ZIP 盤、CD-ROM、DVD 這
    些? 所周知的大容量常規記憶體,它使用的是例如Rom,CompactFlash,M-Systems 的
    DiskOnChip,SONY 的MemoryStick,IBM 的MicroDrive 等體積極小,與主板上的BIOS
    大小相近,存儲容量很小的記憶體。所以怎樣盡可能的節省空間就顯的很重要。
    嵌入式系統的記憶體中放置的無非是內核,文件系統,軟體,以及自己開發的程式。
    本文就從程式入手,以一個非常簡單的C 程式來作? 例子,通過三步來讓它減肥。
    Hello.c:
    #include <stdio.h>
    int main ()
    {
    printf ("hello,world");
    return 0;
    }
    我們先用正常的編譯方法來編譯,看看生成的程式的大小是多少
    #gcc – o hello hello.c
    #ls – l hello
    -rwxr-xr-x 1 root root 11542 Nov 13 20:07 hello
    從結果可以看到正常編譯後的程式大小是11542Byte
    現在開始我們的三步減肥,看看到底效果如何。
    步驟一:用gcc 的代碼優化參數
    代碼優化指的是編譯器通過分析源代碼,找出其中尚未達到最優的部分,然後對其重
    新進行組合,目的是改善程式的執行性能。GCC 提供的代碼優化功能非常強大,它通
    過編譯選項-On 來控制優化代碼的生成,其中n 是一個代表優化級別的整數。對於不
    同版本的GCC 來講,n 的取值範圍及其對應的優化效果可能並不完全相同,比較典型
    的範圍是從0 變化到2 或3。
    編譯時使用選項-O 可以告訴GCC 同時減小代碼的長度和執行時間,其效果等價於
    -O1。在這一級別上能夠進行的優化類型雖然取決於目標處理器,但一般都會包括線
    程跳轉(Thread Jump)和延遲退棧(Deferred Stack Pops)兩種優化。選項-O2 告
    訴GCC 除了完成所有-O1 級別的優化之外,同時還要進行一些額外的調整工作,如處
    理器指令調度等。選項-O3 則除了完成所有-O2 級別的優化之外,還包括迴圈展開和
    其他一些與處理器特性相關的優化工作。通常來說,數位越大優化的等級越高,同時
    也就意味著程式的運行速度越快。許多Linux 程式師都喜歡使用-O2 選項,因? 它在
    優化長度、編譯時間和代碼大小之間,取得了一個比較理想的平衡點。
    #gcc – O2 – o hello hello.c
    #ls – l hello
    -rwxr-xr-x 1 root root 11534 Nov 13 20:09 hello
    優化過的程式的大小是11534Byte,比正常編譯的結果11542Byte 似乎沒有小多少,不
    過不用著急,這才是第一步。我們接著往下進行。
    步驟二:用strip 命令
    我們知道二進位的程式中包含了大量的符號資訊(symbol table),有一部分是用來?
    gdb 除錯提供必要幫助的。可以通過readelf – S 查看到這些符號資訊。
    #readelf -S hello
    Section Headers:
    [Nr] Name Type
    [ 0] NULL
    [ 1] .interp PROGBITS
    [ 2] .note.ABI-tag NOTE
    [ 3] .hash HASH
    [ 4] .dynsym DYNSYM
    [ 5] .dynstr STRTAB
    [ 6] .gnu.version VERSYM
    [ 7] .gnu.version_r VERNEED
    [ 8] .rel.dyn REL
    [ 9] .rel.plt REL
    [10] .init PROGBITS
    [11] .plt PROGBITS
    [12] .text PROGBITS
    [13] .fini PROGBITS
    [14] .rodata PROGBITS
    [15] .eh_frame PROGBITS
    [16] .data PROGBITS
    [17] .dynamic DYNAMIC
    [18] .ctors PROGBITS
    [19] .dtors PROGBITS
    [20] .jcr PROGBITS
    [21] .got PROGBITS
    [22] .bss NOBITS
    [23] .comment PROGBITS
    [24] .debug_aranges PROGBITS
    [25] .debug_pubnames PROGBITS
    [26] .debug_info PROGBITS
    [27] .debug_abbrev PROGBITS
    [28] .debug_line PROGBITS
    [29] .debug_frame PROGBITS
    [30] .debug_str PROGBITS
    [31] .shstrtab STRTAB
    [32] .symtab SYMTAB
    [33] .strtab STRTAB
    類似於.debug_xxxx 的就是用來gdb 除錯的。去掉它們不但不會影響程式的執行還可
    以減小程式的size。這裏我們通過strip 命令拿掉它們。
    #strip hello
    #ls – l hello
    -rwxr-xr-x 1 root root 2776 Nov 13 20:11 hello
    程式立刻變成2776Byte 了,效果不錯吧。讓我們再接再厲,進行最後一步。
    步驟三:用objcopy 命令
    上一步的strip 命令只能拿掉一般symbol table,有些資訊還是沒拿掉,而這些資訊
    對於程式的最終執行是沒有什? 影響的。如:.comment; .note.ABI-tag; .gnu.version
    就是完全可以去掉的。所以說程式還有簡化的餘地,我們可以使用objcopy 命令把它們
    抽取掉。
    #objcopy – R .comment – R .note.ABI-tag – R .gnu.version hello hello1
    #ls – l hello1
    -rwxr-xr-x 1 root root 2316 Nov 13 20:23 hello1
    到這一步,程式的減肥就完成了,我們可以看到程式由正常編譯的11542Byte 一下子
    漸少到2316Byte,效果非常明顯。
    小結
    程式容量的減小無疑對嵌入式Linux 系統的設計有著重要的意義,它? 我們節省了大
    量空間,使得我們可以利用這部分空間來完善我們的系統,比如加大內核等等,畢竟這
    才是我們最終的目的。
    作者簡介
    姓名:雷凱
    工作單位:升技主板(蘇州)研發中心
    聯繫地址:蘇州市新區馬運路羅禮科技有限公司研發中心 郵編 215000
    E-mail: tigerleihm@yahoo.com.cn
    “ 本文作者是雷凱 升技主板(蘇州)研發中心工程師。他目前在中國蘇州 升技主板
    (蘇州)研發中心工作。可以通過tigerleihm@yahoo.com.cn 與他聯繫。”
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