c++编译后的库太大了, 放不到单片机上如何编译才可以优化大小?

在嵌入式开发中,C++ 编译后的库大小过大是一个常见问题。可以通过以下几种方法来优化程序的大小,以便更好地适应单片机的资源限制:

1. 使用 -Os 编译选项优化代码大小

在使用 gccg++ 编译时,使用 -Os 选项可以优化代码以减小二进制文件的大小。

g++ -Os -o output program.cpp

-Os 选项会让编译器优化代码,尽量减少生成的代码大小。需要注意的是,-Os 可能会牺牲一些性能,但在嵌入式开发中,往往更关注内存占用。

Link-Time Optimization (LTO) 是一种在链接阶段进行的优化,它能够进一步消除未使用的代码和数据。

g++ -Os -flto -o output program.cpp

LTO 会使编译器更智能地删除死代码、未使用的函数、类或变量,从而减小程序的体积。

3. 裁剪标准库(例如使用 newlibglibc 的小型版本)

许多嵌入式平台使用定制版的标准库,如 newlib。你可以使用一个经过裁剪的小型标准库,避免标准库中不必要的功能。

如果你不需要某些标准库功能(如文件IO、复杂的数学库等),可以通过编译时配置去掉这些功能。例如:

-D_LIBC_REENTRANT

4. 避免使用 RTTI 和虚拟函数

C++ 的运行时类型信息 (RTTI) 和虚拟函数机制会增加二进制文件的大小,特别是在嵌入式系统中。如果你不需要这些功能,可以禁用它们。

禁用 RTTI:

g++ -fno-rtti -o output program.cpp

禁用虚拟函数: 如果不需要多态或虚拟函数调用,可以避免在代码中使用虚拟函数。

5. 优化编译器的 -fdata-sections-ffunction-sections

使用 -fdata-sections-ffunction-sections 选项可以让编译器将每个函数和数据单元放在独立的段中。结合 --gc-sections 链接选项,未使用的函数和数据将被剔除。

g++ -ffunction-sections -fdata-sections -o output program.cpp

然后在链接时使用:

g++ -Wl,--gc-sections -o output program.o

这可以显著减小不使用代码的大小。

6. 避免使用 C++ 标准库的一些高级特性

  • STL 容器: 使用 std::vectorstd::map 等容器时,它们的实现可能会导致库体积增大。如果能使用固定大小的数组或自定义的数据结构,尽量避免 STL 容器。
  • 异常处理: 如果不需要异常处理,可以禁用它:

g++ -fno-exceptions -o output program.cpp

7. 手动精简代码

  • 删除任何不必要的函数、库调用、或者冗余的代码。
  • 避免大型类库,尝试自定义轻量级的数据结构或算法。

8. 使用 strip 命令删除调试信息

在生成最终可执行文件时,使用 strip 命令去除调试信息,从而减小文件大小:

strip output

9. 利用嵌入式工具链

如果你的开发平台是特定的嵌入式设备(如 STM32、AVR 等),建议使用针对该平台优化的工具链。例如,arm-none-eabi-g++ 为 ARM Cortex-M 系列微控制器提供专门优化的编译器,通常会比通用的编译器产生更小的代码。

10. 考虑使用更适合嵌入式系统的语言特性

如果你必须使用 C++,尝试减少使用一些可能导致代码膨胀的特性,如:

  • std::string 和动态内存分配
  • virtual 函数、继承和多态

总结来说,优化 C++ 程序的大小可以通过多种方式实现:从编译选项的调整、库裁剪,到代码本身的简化,每一步都可能为你节省宝贵的存储空间。如果你使用的单片机资源非常有限,考虑在 C++ 代码之外进行一些硬件层面的优化,也可以考虑降低代码复杂性或转向更轻量级的编程语言。

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