GNU C_C++ Fortran编译器的使用.pdf

GNU C/C++、Fortran编译器的使用 李会民 hmli@ustc.edu.cn 中国科学技术大学 超级计算中心 2015年4月16日 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 1 / 41 . 1 GNU C/C++、Fortran编译器简介 2 GNU C/C++编译器用法 3 GNU Fortran编译器用法 4 串行程序调试：gdb 5 联系信息 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 2 / 41 . GNU C/C++、Fortran编译器简介 GNU C/C++ Fortran编译器（GCC）为系统自带的默认编译器，用户无需 特殊设置即可使用 编译C、C++源程序的命令：分别为gcc和g++ 编译Fortran 77和9x1 、200x2 源程序的命令：分别为g77和gfortran： gfortran：属于GCC 4系列，可以编译Fortran 77及9x、200x源程序 g77：属于GCC 3.4系列，不可编译Fortran 9x、200x源程序 1 2 指的为Fortran 90、95标准 指的是Fortran 2003和2008标准 李会民 (中国科大超算中心) . GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 3 / 41 . 1 GNU C/C++、Fortran编译器简介 2 GNU C/C++编译器用法 3 GNU Fortran编译器用法 4 串行程序调试：gdb 5 联系信息 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 4 / 41 . 编译命令基本格式 基本格式： C：gcc ␣ [ options ] ␣ file1 ␣ [ file2 ␣ ...] C++：g++␣[options] ␣ file1 ␣ [ file2 ␣ ...] 注意： [ ␣ ]表示是其内部的选项可选 文件名和选项区分大小写 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 5 / 41 . 输入文件后缀与类型的关系 编译器默认将按照输入文件的后缀判断文件类型，编译时也可以用编译 选项强制指定。 文件名 filename.c filename.C filename.CC filename.cc filename.cpp filename.cxx filename.a filename.so filename.i filename.o filename.s 解释 C源文件 动作 传给编译器 C++源文件 传给编译器 库文件 传递给链接器 已预处理的文件 目标文件 汇编文件 传递给标准输出 传递给链接器 传递给汇编器 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 6 / 41 . 输出文件后缀与类型的关系 编译器默认将输出按照文件类型与后缀相对应。 文件名 filename.i filename.o filename.s a.out 解释 已预处理的文件，由使用-p选项生成 目标文件，由添加-c选项生成 汇编文件，由添加-s选项生成 默认生成的可执行文件 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 7 / 41 . 重要编译选项 编译选项对运行速度、编译的兼容性等有影响 建议仔细看看编译器手册，多加测试，选择适合自己程序的编译选 项以提高性能 以下仅仅介绍部分重要选项 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 8 / 41 . 控制文件类型的选项 I -x language：明确指定而非让编译器判断输入文件的类型。 language可为： c、c-header、c-cpp-output c++、c++-header、c++-cpp-output objective-c、objective-c-header、objective-c-cpp-output objective-c++ objective-c++-header objective-c++-cpp-output assembler、assembler-with-cpp ada f95、f95-cpp-input java treelang 当language为none时，禁止任何明确指定的类型，其类型由文件名后 缀决定 -c：仅编译成目标文件（.o文件），并不进行链接 -o file：指定生成的文件名 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 9 / 41 . 控制文件类型的选项 II -v：详细模式，显示在每个命令执行前显示其命令行 -###：显示编译器、汇编器、链接器的调用信息但并不进行实际编 译，在脚本中可以用于捕获驱动器生成的命令行 –help：显示帮助信息 –target-help：显示目标平台的帮助信息 –version：显示编译器版本信息 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 10 / 41 . C语言选项 -ansi：C模式时，支持所有ISO C90指令。在C++模式时，去除与ISO C++冲突的GNU扩展 -std=standard：控制语言标准，standard可为c89、iso9899:1990、 iso9899:199409、c99、c9x、iso9899:1999、iso9899:199x、gnu89、 gnu99、gnu9x、c++98、gnu++98 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 11 / 41 . 警告选项 -fsyntax-only：仅仅检查代码的语法错误，并不进行其它操作 -w：编译时不显示任何警告，只显示错误 -Wfatal-errors：遇到第一个错误就停止，而不尝试继续运行显示更 多错误信息 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 12 / 41 . 调试选项 -g：包含调试信息 -ggdb：包含利用gbd调试时所需要的信息 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 13 / 41 . 优化选项 -O[level]：设置优化级别。优化级别level可以设置为0、1、2、3、s， 默认为-O0 -Ofast：设置优化级别，相当于-O3 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 14 / 41 . 预处理选项 -C：预处理时保留C源文件中的注释 -D name：预处理时定义宏name的值为1 -D name=def：预处理时定义name为def -U name：预处理时去除的任何name初始定义 -undef：不预定义系统或GCC声明的宏，但标准预定义的宏仍被定义 -dD：显示源文件中定义的宏及其值到标准输出 -dI：显示预处理中包含的所有文件，包括文件名和定义时的行号信息 -dM：显示预处理时源文件中定义的宏及其值，含定义时文件名和行号 -dN：与-dD类似，但只显示源文件中定义的宏，而不显示宏值 -E：预处理.c文件，将结果发给标准输出，不进行编译、汇编或链接 -I<头文件目录>：指明头文件的搜索路径 -M：打印make的依赖关系到标准输出 -MD：打印make的依赖关系到文件file.d，file是编译文件的根名字 -MM：打印make的依赖关系到标准输出，但忽略系统头文件 -MMD：打印make的依赖关系到文件file.d，其中file是编译的文件的根名 字，但忽略系统头文件 -P：预处理每个文件，并保留每个file.c文件预处理后的结果到file.i . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 15 / 41 . 链接选项 -pie：在支持的目标上生成位置无关的可执行文件 -s：从可执行文件中去除所有符号表 -rdynamic：添加所有符号表到动态符号表中 -static：静态链接所需的库 -shared：生成共享目标而不是可执行文件，必须在编译每个目标文件时使 用-fpic选项 -shared-libgcc：使用共享libgcc库 -static-libgcc：使用静态libgcc库 -u ：确保symbol未定义，强制链接一个库模块来定义它 -I<头文件目录>：指明头文件的搜索路径 -l<库文件>：指明所链接的库名，如库为libxyz.a，可用-lxyz指定 -L<库目录>：指明库的搜索路径 -B<路径>：设置寻找可执行文件、库、头文件、数据文件等路径 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 16 / 41 . CPU平台相关选项 -mtune=cpu-type：设置优化针对的CPU类型，可为：generic、core2、 corei7、corei7-avx、core-avx-i、core-avx2、k8、opteron等 -march=cpu-type：设置指令针对的CPU类型，可为：generic、core2、 corei7、corei7-avx、core-avx-i、core-avx2、k8、opteron等 -mieee-fp和-mno-ieee-fp：浮点操作是否严格按照IEEE标准 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 17 / 41 . 约定成俗的选项 -fpic：生成位置无关的代码以用于共享库 -fPIC：如果目标机器支持，将生成位置无关的代码 -fopenmp：编译OpenMP并行程序 -fpie和-fPIE：与-fpic和-fPIC类似，但生成的位置无关代码只能链接 到可执行文件中 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 18 / 41 . 串行及OpenMP并行程序编译举例 将C程序yourprog.c编译为可执行文件yourprog： gcc ␣ −o␣yourprog␣yourprog.c 将C程序yourprog.c编译为目标文件yourprog.o： gcc ␣ −c␣yourprog.c 将使用lapack库的C程序yourprog.c编译为可执行文件yourprog： gcc ␣ −o␣yourprog␣−L/opt/ lib ␣ −llapack ␣ yourprog.c 将C程序yourprog.c静态编译为O3优化的可执行文件yourprog： gcc ␣ −O3␣−static ␣ −o␣yourprog␣yourprog.c 将C++程序yourprog.cpp编译为可执行文件yourprog： g++␣−o␣yourprog␣yourprog.cpp 将OpenMP指令并行的C程序yourprog-omp.c编译为可执行文 件yourprog-omp： gcc ␣ −o␣yourprog−omp␣−fopenmp␣yourprog.c . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 19 / 41 . 编译时出错信息格式 n e t l o g . c : I n f u n c t i o n ’ main ’ : n e t l o g . c : 8 4 : 7 : e r r o r : ’ f o r ’ l o o p i n i t i a l d e c l a r a t i o n s a r e o n l y a l l o w e d i n C99 mode n e t l o g . c : 8 4 : 7 : n o t e : u s e o p t i o n − s t d = c99 o r − s t d = gnu99 t o c o m p i l e y o u r c o d e 源文件名: 函数中 源文件名:行数:列数:错误类型:具体说明 源文件名:行数:列数:注解:解决办法 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 20 / 41 . 1 GNU C/C++、Fortran编译器简介 2 GNU C/C++编译器用法 3 GNU Fortran编译器用法 4 串行程序调试：gdb 5 联系信息 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 21 / 41 . 编译命令基本格式 基本格式： 4.x.y版本编译器： gfortran ␣ [ options ] ␣ file1 ␣ [ file2 ␣ ...] 3.x.y版本编译器：g77␣ [ options ] ␣ file1 ␣ [ file2 ␣ ...] 注意： [ ␣ ]表示是其内部的选项可选 文件名和选项区分大小写 后续内容为关于4.x.y版本gfortran的，3.x.y版本的g77有所不同 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 22 / 41 . 输入文件后缀与类型的关系 编译器默认将按照输入文件的后缀判断文件类型，编译时也可以用编译 选项强制指定。 文件名 filename.a filename.f filename.for filename.ftn filename.i filename.fpp filename.FPP filename.F filename.FOR filename.FTN filename.f90 filename.f95 filename.f03 filename.f08 filename.i90 filename.i95 filename.i03 filename.i08 filename.F90 filename.F95 filename.F03 filename.F08 filename.s filename.so filename.o 解释 目标库文件 动作 传给编译器 固定格式的Fortran源文件 被Fortran编译器编译 固定格式的Fortran源文件 自动被Fortran编译器预处理后再被编译 自由格式的Fortran源文件 被Fortran编译器编译 自由格式的Fortran源文件 自动被Fortran编译器预处理后再被编译 汇编文件 库文件 目标文件 传递给汇编器 传递给链接器 传递给链接器 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 23 / 41 . 输出文件的后缀与类型的关系 编译器默认将输出按照文件类型与后缀相对应。 文件名 filename.o filename.so filename.mod filename.s a.out 解释 目标文件 共享库文件 模块文件 汇编文件 默认生成的可执行文件 生成方式 编译时添加-c选项生成 编译时指定为共享型，如添加-shared，并不含-c 编译含有MODULE声明时的源文件生成 编译时添加-S选项生成 编译时没有指定-c时生成 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 24 / 41 . 重要编译选项 编译选项对运行速度、编译的兼容性等有影响 建议仔细看看编译器手册，多加测试，选择适合自己程序的编译选 项以提高性能 gfortran支持所有gcc选项 以下仅仅介绍部分重要选项 . 李会民 (中国科大超算中心) GNU编译器的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2015年4月16日 25 / 41 . 控制Fortran语言类型的选项 -ffree-form和-ffixed-form：声明源文件是自由格式还是固定格式，默认 Fortran 9x、200x的源文件为自由格式，Fortran 77等的源文件为固定格式 -fdefault-double-8：设置DOUBLE PRECISION类型为8比特 -fdefault-integer-8：设置INTEGER和LOGICAL类型为8比特 -fdefault-real-8：设置REAL类型为8比特 -fno-backslash：将反斜线(\)当作正常字符（非转义符）处理 -ffixed-line-length-：设置固定格式源代码的行宽为n -ffree-line-length-：设置自由格式源代码的行宽为n -fmax-identifier-length=：设置名称的最大字符长度为n， Fortran 95和200x的长度分别为31和65 -fimplicit-none：禁止变量的隐式声明，所有变量需显式声明 -fcray-pointer：支持Cray指针扩展 -fopenmp：编译OpenMP并行程序 -std=：指明Fortran标准，std可以为gnu、f95、f2003、f2008、legacy -M