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Gcc

Gcc（GNU Compiler Collection，GNU編譯器套件）是由GNU開發的編程語言編譯器，包括了C、C++、Objective-C、Fortran、Java、Ada和Go語言前端，也包括了這些語言的庫（如libstdc++，libgcj等）。GCC的初衷是為GNU操作系統專門編寫一款編譯器，現已被大多數類Unix操作系統（如Linux、BSD、Mac OS X等）采納為標準的編譯器，甚至在微軟的Windows上也可以使用GCC。

外文名稱： GNU Compiler Collection

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詳細介(jie)紹 PROFILE +

基本介紹

GCC（GNU Compiler Collection，GNU編(bian)(bian)譯器(qi)套件）是由GNU開發(fa)的編(bian)(bian)程語言(yan)譯器(qi)。GNU編(bian)(bian)譯器(qi)套件包括(kuo)C、C++、Objective-C、 Fortran、Java、Ada和(he)Go語言(yan)前(qian)端，也包括(kuo)了這些(xie)語言(yan)的庫（如libstdc++，libgcj等。）

GCC的(de)初衷是為GNU操作系統專門編(bian)寫的(de)一款編(bian)譯(yi)器。GNU系統是徹(che)底的(de)自由(you)軟件(jian)。此處，“自由(you)”的(de)含義是它(ta)尊重用戶的(de)自由(you)。

產品設計

GCC的(de)外部(bu)接口長(chang)得像一個標準的(de)Unix編(bian)譯器。使(shi)用(yong)者在命(ming)令列下鍵入(ru)(ru)gcc之(zhi)程序名，以(yi)及一些命(ming)令參數(shu)，以(yi)便(bian)決定(ding)每個輸(shu)入(ru)(ru)檔案使(shi)用(yong)的(de)個別語(yu)言編(bian)譯器，并為輸(shu)出程序碼使(shi)用(yong)適合(he)此硬件平臺的(de)組合(he)語(yu)言編(bian)譯器，并且(qie)選(xuan)擇性地(di)執(zhi)行連接器以(yi)制(zhi)造可執(zhi)行的(de)程序。

每(mei)個語(yu)言(yan)(yan)(yan)編(bian)譯器(qi)(qi)都(dou)是(shi)獨(du)立程序(xu)，此(ci)(ci)程序(xu)可處(chu)理輸入的(de)原(yuan)始碼，并輸出組合(he)(he)語(yu)言(yan)(yan)(yan)碼。全部的(de)語(yu)言(yan)(yan)(yan)編(bian)譯器(qi)(qi)都(dou)擁有共通的(de)中介架構：一(yi)(yi)個前端(duan)(duan)解(jie)析符合(he)(he)此(ci)(ci)語(yu)言(yan)(yan)(yan)的(de)原(yuan)始碼，并產生一(yi)(yi)抽(chou)象語(yu)法(fa)樹，以(yi)(yi)及一(yi)(yi)翻(fan)譯此(ci)(ci)語(yu)法(fa)樹成為GCC的(de)暫存器(qi)(qi)轉(zhuan)換語(yu)言(yan)(yan)(yan)〈RTL〉的(de)后(hou)端(duan)(duan)。編(bian)譯器(qi)(qi)最佳化與靜態(tai)程序(xu)碼解(jie)析技術（例如FORTIFY_SOURCE，一(yi)(yi)個試圖發(fa)現緩(huan)沖區溢位〈buffer overflow〉的(de)編(bian)譯器(qi)(qi)）在此(ci)(ci)階段應用(yong)于(yu)程序(xu)碼上(shang)。最后(hou)，適用(yong)于(yu)此(ci)(ci)硬件架構的(de)組合(he)(he)語(yu)言(yan)(yan)(yan)程序(xu)碼以(yi)(yi)Jack Davidson與Chris Fraser發(fa)明(ming)的(de)算法(fa)產出。

幾乎全部的(de)GCC都由(you)C寫成，除了Ada前端大部分以Ada寫成。

前端接口

前端的功能(neng)在于產生(sheng)一個可讓后端處理之(zhi)語(yu)法樹(shu)。此(ci)語(yu)法解(jie)析(xi)器是(shi)手寫(xie)之(zhi)遞歸語(yu)法解(jie)析(xi)器。

直到2004年，程(cheng)序(xu)的(de)(de)語(yu)法(fa)(fa)樹(shu)結構尚無法(fa)(fa)與欲產出的(de)(de)處(chu)理器架構脫鉤。而語(yu)法(fa)(fa)樹(shu)的(de)(de)規則(ze)有(you)時在不同(tong)的(de)(de)語(yu)言前(qian)端(duan)也不一樣，有(you)些前(qian)端(duan)會提供(gong)它們特別的(de)(de)語(yu)法(fa)(fa)樹(shu)規則(ze)。

在2005年，兩種與(yu)(yu)語(yu)言(yan)脫(tuo)鉤(gou)的(de)(de)(de)新型態(tai)語(yu)法(fa)樹納入GCC中。它們(men)稱(cheng)為GENERIC與(yu)(yu)GIMPLE。語(yu)法(fa)解(jie)析變成產生與(yu)(yu)語(yu)言(yan)相(xiang)關的(de)(de)(de)暫時語(yu)法(fa)樹，再將它們(men)轉成GENERIC。之后再使用"gimplifier"技術降低GENERIC的(de)(de)(de)復雜結構，成為一(yi)較(jiao)簡(jian)單的(de)(de)(de)靜(jing)態(tai)唯一(yi)形式（Static Single Assignment form，SSA）基礎(chu)的(de)(de)(de)GIMPLE形式。此形式是一(yi)個與(yu)(yu)語(yu)言(yan)和處理(li)器架構脫(tuo)鉤(gou)的(de)(de)(de)全域最(zui)佳化通用語(yu)言(yan)，適(shi)用于大多數的(de)(de)(de)現代編(bian)程語(yu)言(yan)。

中介接口

一般編(bian)譯器作(zuo)者(zhe)會(hui)將語(yu)法樹的(de)最佳(jia)(jia)化放(fang)在前端，但其實此(ci)步驟并不(bu)(bu)看語(yu)言的(de)種類(lei)而有不(bu)(bu)同，且不(bu)(bu)需要用到語(yu)法解析器。因(yin)此(ci)GCC作(zuo)者(zhe)們將此(ci)步驟歸(gui)入通稱(cheng)為中介階段的(de)部分里。此(ci)類(lei)的(de)最佳(jia)(jia)化包括(kuo)消解死碼、消解重(zhong)復(fu)運算(suan)與全域數值重(zhong)編(bian)碼等。許多最佳(jia)(jia)化技巧(qiao)也正(zheng)在實作(zuo)中。

后端接口

GCC后(hou)端的(de)(de)行為(wei)因不(bu)同的(de)(de)前處(chu)理(li)(li)(li)器宏和特定架構的(de)(de)功能而不(bu)同，例如不(bu)同的(de)(de)字符尺寸、呼叫(jiao)方式與大小尾(wei)序等。后(hou)端接口的(de)(de)前半部(bu)利用(yong)這些(xie)訊息決定其RTL的(de)(de)生(sheng)成(cheng)形式，因此雖(sui)然GCC的(de)(de)RTL理(li)(li)(li)論上不(bu)受(shou)處(chu)理(li)(li)(li)器影響，但在此階段其抽象(xiang)指令已被(bei)轉(zhuan)換成(cheng)目(mu)標架構的(de)(de)格式。

GCC的(de)最(zui)(zui)(zui)佳(jia)(jia)化(hua)技巧(qiao)依其(qi)釋出(chu)版本而有(you)很大不(bu)同，但都(dou)包含了(le)標準的(de)最(zui)(zui)(zui)佳(jia)(jia)化(hua)算法，例(li)如(ru)循(xun)環最(zui)(zui)(zui)佳(jia)(jia)化(hua)、執行緒跳躍、共通程序子(zi)句消減、指令排程等等。而RTL的(de)最(zui)(zui)(zui)佳(jia)(jia)化(hua)由于可(ke)用的(de)情(qing)形較少，且(qie)缺(que)乏較高階(jie)的(de)資訊，因此相比(bi)(bi)較起來，增加的(de)GIMPLE語法樹形式，便(bian)顯得比(bi)(bi)較不(bu)重要。

后(hou)(hou)端經由一次重讀取步驟后(hou)(hou)，利(li)用(yong)描述(shu)目標處(chu)理(li)器(qi)的(de)指令(ling)集(ji)時(shi)所取得的(de)信息，將抽象(xiang)暫存(cun)器(qi)替換成處(chu)理(li)器(qi)的(de)真實暫存(cun)器(qi)。此階段非常復雜，因(yin)為它必須關注所有(you)GCC可移植平臺的(de)處(chu)理(li)器(qi)指令(ling)集(ji)的(de)規格與技術細節。

后端的最后步驟相當公式化，僅(jin)僅(jin)將前(qian)一階段得到的匯編(bian)語言(yan)代碼(ma)藉由簡單的子例程轉換其暫存(cun)器與內存(cun)位置(zhi)成相對應的機器碼(ma)。