编译器工具链：GCC、Clang、MSVC、ICC、armclang

写了几百行代码，按过很多次"编译"按钮。灯亮不亮、程序跑不跑得起来，是后面的事；按下去之后第一个说话的东西，是编译器------它要么一声不吭地把代码变成能烧进芯片的文件，要么甩回来一串红字，告诉你哪一行它看不懂。

红字里有一类特别让人发懵：代码在上一个工程里明明能编过，换了个地方就开始报错，报的还是"声明不能出现在语句之后"这种听起来莫名其妙的理由。代码未必坏了，通常是编译器换了 ，或者编译器采用的语言标准换了。

编译不是一件事，是一整条流水线

"编译"是口语。真正发生的是好几步：把 #include 和 #define 展开、把 C 代码变成汇编、把汇编变成机器码目标文件、最后把一堆目标文件和库拼成一个可执行的映像。

干这些活的不是单个程序，是一组程序，加上随它们一起来的头文件、库、启动文件------这一整套叫工具链。你在 Keil 里点的那一下，是让工具链从头到尾跑一遍。

每一环的细节都能单独讲很久，这里先只记一件事：工具链是有品牌、有版本的。它像尺子一样，量同一段代码，不同牌子、不同版本的尺子给的答案可能不一样。

几个名字先认识

各家工具链的差别，先看它们平时出现在哪：

名字	是什么	常在哪见到
GCC	开源编译器集合，出现最早、移植最广	嵌入式上的 `arm-none-eabi-gcc`、Linux 上的 `gcc`
Clang / LLVM	新一代编译框架，报错友好、结构清晰	苹果开发工具、很多嵌入式工具链的内核
MSVC	微软 Visual Studio 的编译器	Windows 桌面程序
ICC	Intel 的编译器	x86 平台上追求性能的场景
armclang	ARM 官方编译器，基于 Clang / LLVM	Keil MDK 的 AC6

看这张表能发现一件事：编译器是跟着目标芯片走的 。PC 上的 gcc 编出来的是给自己这台电脑跑的程序；STM32 跑不了 PC 的程序，所以嵌入式用的是另一套------同一个 GCC 家族里那个 arm-none-eabi- 前缀的版本。

Keil 里用的就是 ARM 自家的那一支，而且有两代。

手上这一套：AC5 和 AC6

Keil MDK 把 ARM 的编译器打包进来，于是选项里出现过两个名字：

AC5 ：编译器程序叫 armcc，老一代，很多年前的标准库工程都是它编的，ARM 已经不再维护；
AC6 ：编译器程序叫 armclang，基于 Clang 重写，支持现代 C 标准，优化也更好。

怎么知道自己在用哪一个？三个地方都能看到：

工程选项 ：Options for Target → Target 页，ARM Compiler 下拉框里写着用的是哪个版本；
编译输出窗口 ：每次编译都会打印编译器自己的名字和版本，例如 Armcc.exe V5.06 update 6 (build 750) ------这行就是 AC5；
帮助菜单 ：Help → About µVision，看的是 IDE 的版本，和编译器版本是两件事。

为什么要在意？因为选择哪一个，直接决定你的代码要满足哪一套语言规则。

C 语言其实有好几个版本

我以前也把"C 语言"当成一个固定的东西，后来才发现它其实有一份份逐年发布的标准。标准管的是语法允许写什么、库提供哪些函数。版本一路走过来，写代码的手感一直在变。

C89 / C90：第一份正式标准。ANSI 在 1989 年发布，ISO 在 1990 年采纳，内容一样，所以两个名字指的是同一份东西。它的规矩很严：

变量声明必须写在块的最前面，中间不能插；
只有 /* */ 块注释，// 单行注释还没进标准（不少编译器把它当扩展先用着）；
没有固定宽度的整数类型那套头文件。

C99：1999 年的版本，是写嵌入式的人最该认识的一版。它带来的变化，几乎每一条都用得着：

变量可以随用随声明，不必挤在块首；
// 单行注释正式写进标准；
for 里面可以直接声明循环变量；
多了固定宽度整数类型（int8_t、uint32_t 这一家）和布尔类型；
指定初始化器：结构体可以只写要赋值的字段，.speed = 30 这样点名；
支持变长数组等特性。

C11 ：2011 年的版本，主要加了些"编译期就能检查"和并发相关的东西，例如编译期断言、匿名结构体与联合体、_Generic 泛型选择。

C17 / C18 ：2018 年出的修补版，主要是澄清和勘误，没有加新语言特性。

C23：更新的版本，工具链支持还在陆续跟上。

看这一串能明白一件事："编译器报错"很多时候不是代码错，而是它按的版本比你想的旧。

同一段代码，两种命运

举个最典型的例子。C90 要求一个块里的声明全部挤在开头，语句一旦开始，后面就不许再声明变量。写成这样就通不过：

c 复制代码

void Work_Once(void)
{
    uint8_t mode = 0U;        /* 声明写在块首，合法 */
    mode = 1U;                /* 从这里开始是语句 */
    uint8_t count = 0U;       /* 语句之后又出现声明，C90 不允许 */
    count = mode;
}

在按 C99 检查 的编译器眼里，这是正常写法。在按 C90 检查 的编译器眼里，mode = 1U; 已经是一条语句，后面再冒出 uint8_t count = 0U;，就属于"语句之后再出现声明"，直接拒绝：

text 复制代码

error: #268: declaration may not appear after executable statement in block

#268 这个编号是 ARM 老编译器（AC5）的报错风格。同一段代码换到 AC6 上编译，通常一句话都不会说------因为 AC6 默认就按现代标准来。

所以那个经典的困惑就有了答案：代码没变，标准变了。AC5 默认按 C90 的口径检查，AC6 默认按更现代的标准检查。

怎么让它们讲同一种语言

三种做法，按你手上的工具选：

Keil 的 AC5 ：Options for Target → C/C++ 页，把 C99 Mode 勾上。勾选前后编同一份代码，上面那个 #268 会直接消失。这是把老编译器"放宽到 C99"的开关。

GCC / Clang ：命令行上加 -std=c99 或 -std=c11，明确告诉它按哪一版检查。

MSVC ：用 /std:c11 或 /std:c17 指定。这里补一个背景：MSVC 对 C 语言的支持长期停在 C89 那一套上，C11、C17 是近几年才通过这两个选项补进来的------同一段代码在 MSVC 上编不过，原因可能只是它的 C 支持起步晚。

反过来看，AC6、GCC、Clang 之间通常更接近：它们都认现代标准，符号也相似。真正常见的组合是：老工程（尤其是随工程附带的标准外设库那种）在 AC5 下顺顺当当，换成 AC6 就冒出一片错------那些错误多半来自编译器内置关键字和头文件里的分支，而不是你的业务逻辑写错了。

优化等级：编译器会替你改代码

编译器还有一个会改变现象的权力：优化。

在 Keil 的 Options for Target → C/C++ 页里，Optimization 分级从 Level 0 (-O0) 到 Level 3 (-O3)。级别越高，编译器越"主动"：把能算的提前算掉、把重复的搬出去、把没用的删掉。换来的通常是更小的体积、更快的速度，代价是单步调试时跳来跳去，不好对应源码。

这里有个必须知道的坑。想用空循环凑一段延时，写成这样：

c 复制代码

for (uint32_t i = 0; i < 1000000U; i++)
{
    /* 什么都不做 */
}

AC6（armclang）开了优化以后，编译器一眼看出这个循环没有任何可见效果，于是整段删掉 。你想要的这段延时就不存在了（一百万次空循环在 72MHz 上本来也只有约 0.1 秒），程序跑过去比眨眼还快。AC5（armcc ）不会删它-------O2、-O3、-O3 -Otime 下这个空循环都还在，所以在 AC5 上看不到"整段删掉"这一幕。

解决办法是告诉编译器"这个变量每次都必须真的读写"：

c 复制代码

for (volatile uint32_t i = 0; i < 1000000U; i++)
{
    /* 什么都不做 */
}

volatile 这个词上次出现，是讲寄存器的时候------它说的是"这个值可能被别的东西改变，不许替我优化掉"。空循环延时是它的另一个典型用武之地。

这个实验要拿 AC6（armclang） 做，只有它会把空循环删掉：让一盏灯亮、空循环、灭、空循环，先把 Optimization 放在 Level 0，看闪烁节奏；再改成 Level 3 重新编译，闪烁会明显变快；把循环变量加上 volatile 再编一次，节奏又回到原来那个速度。换成 AC5（armcc） 做同一个实验，Level 0 和 Level 3 的闪烁节奏看不出区别------它在 -O2、-O3、-O3 -Otime 下都没删这个空循环。同一份代码、同一个芯片，只改了编译选项------这就是工具链在动手脚。

顺带一句，编译输出的末尾会打印 Code、RO-data、RW-data、ZI-data 四个大小数字。改优化等级、加删代码的时候盯着它们，就能看到自己的程序占了多少 Flash 和 RAM。

查一遍自己的

三步，都在这台电脑上就能做完：

打开任意一个工程的 Options for Target，看 Target 页的 ARM Compiler：你用的是 AC5 还是 AC6；
编译一次，在输出窗口里找到编译器打印的那行版本号，记下来------以后跟别人对问题时，这行比"我用的 Keil"有用得多；
去 C/C++ 页看两处：C99 Mode 有没有勾、Optimization 在哪一级。

知道了这三件事，再遇到"同一个工程换个电脑就编不过""别人的代码我这儿报错"，就先比这三个设置，而不是先怀疑自己的板子。

最后橘猫说

同一份代码换台电脑就编不过，先查三样，别先怀疑板子：编译器是哪一代、语言标准是哪一版、优化在哪一级。

AC5 默认按 C90 检查，变量声明插在语句中间就报 #268；AC6 默认按现代标准来，同一段代码一句话不说。优化等级还会改现象：AC6 开了优化，空循环连影子都不剩，加 volatile 才留得住。三样都查清楚，"玄学编译问题"就会少很多。

最后蜘蛛说

汝可曾听闻"交叉编译"？