Linux程式減肥三步走

Linux程式減肥三步走[ZT]

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 這些眾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
　　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，因為它在優化長度、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。這裡我們通過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麼影響的。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，它使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。」