2024-09-10 07:11 开源嵌入式编译器，没想象中那么好？
本文来自微信公众号：，作者：付斌
工欲善其事，必先利其器，对嵌入式工程师来说，嵌入式编译器是不可或缺的神兵利器，它被人冠以“C语言翻译官”的名号。由于C语言历史悠久，早期没有规范，整个计算机产业也都处于拓荒的年代，所以就涌现了很多款C语言编译器。
根据EEWorld的调研，嵌入式工程师比较青睐的嵌入式编译器主要包括Keil（ArmCC）、IAR、GCC、AVR GCC、CLion、Clang、green hills、TI的CSS、ADI的Visual DSP++。不过，随着嵌入式开发格局逐渐稳固，Keil、IAR、GCC成为嵌入式编译器三巨头，基本大部分嵌入式产品都有其身影。
尤其是GCC，作为一个完全开源的编译器，很多MCU厂商的IDE都由它改写而来。但最近一段时间，业界出现不同的声音，表示“开源才是最贵的”，这些编译器在开源背后潜藏许多隐形成本。
RTOS中，GCC没打过IAR
现如今，“C/C++与RTOS结合使用”是嵌入式软件开发的黄金范式，所以在嵌入式领域，判别编译器好不好用，那一定是在RTOS上好用。
根据著名嵌入式Jacob Beningo的测试，使用IAR编译时，RTOS指标性能比使用GCC编译时要好得多。根据公制测试，结果略有不同，但通常要好20%～40%。以其中一个示例结果为例，该示例将IAR指标结果除以ThreadX（Eclipse ThreadX）的GCC指标结果。
RTOS测试ThreadX
基准测试74%
系统调度3%
内存分配测试28%
消息处理41%
抢占式调度19%
同步处理32%
也许会有人说，编写代码的质量决定了性能好坏。这句话确实没错，人们可以花费大把时间，细致地优化代码，但这不意味着开发时间更长，开发成本更高？
比如说，一些IoT项目工期比较短，有时候如果没有来得及去优化，那可能GCC处理时间会增加20%，并且让电池更费电。又或者，GCC编译的代码可能体积也会更大，这时候，内存从120MHz就需要变相升级到200MHz，这几块钱的差距，就会让产品成本大幅度增加。
GCC的确是行业一个福音，但相比商业编译器，也许它本身也存在一定额外的隐形开销。看目前RTOS抑或是开源RTOS本身也是附带工具链的，大部分则只支持GCC，却不支持商业编译器IAR，这种情况导致客户选择面变窄。
Keil比GCC编译文件，更小
虽然Keil目前已经包括五种版本，其中不乏全免费的教育版，而且STM32之类的MCU使用Keil也是免费的，但如果做一些很深入的开发工作，Keil本身还是需要付费的。所以它实质上还是算在商业编译器范畴内。
在工程师群里，很多人都提到一个话题，就是Keil的ArmCC编译器很神。那么实际情况如何呢？
根据工程师的测试，可以得知，GCC的编译速度最快（Keil和VisualGDB都开启多线程编译的）。而bin体积最小的是ArmCC V5。代码的执行效率没有测。
而ArmCC V5和V6对比，编译用时差异不大，手动掐表可以认为是误差范围内。但是bin体积V5比V6小很多。
为什么有时候会出现文件大小区别的情况？有工程师也曾经遇到过GCC编译bin文件比ArmCC大的情况，通过捋顺代码，发现有些原厂本身做了一些优化工作，所以实际上这本身也就节省了工程师优化的时间。
也有工程师表示，Keil有Keil的优势，GCC有GCC的优势，二者大多数情况下不可兼得；Keil（ArmCC）编译对Arm芯片有天然的优势，无论从代码性能和代码尺寸都有更佳的表现；GCC优势在于开源，利于折腾。
也有工程师在m0上做了实验，使用同样的代码触发pendsv中断，ArmCC响应时间为68clocks，gcc响应时间为78clocks。他表示，虽然ArmCC不开源、不免费、不可控，但是它会更代码执行效率更高。
ArmCC中断响应汇编
GCC中断响应汇编
用谁，工程师各持己见
萝卜青菜各有所爱，不论如何测试，工程师总是有自己的偏好。因为公司需求不同，对于Flash、执行速度、交付等要求不同，使用不同编译器都有不同的结果。
喜欢Keil的，在实际体验中，ac6的Osize优化特别猛，性能稍微弱一丢丢，但是体积特别小，其它编译器都比不过，同样的程序比gcc能小四分之一。但它让人又爱又恨，就比如MDK AC6曾经出现过调试到处乱跳的问题，不过商业版本有所改善，或者说MDK经常把if-else结构优化成IT汇编指令，在反汇编窗口中打的断点都命中了实际却不会执行。很多人表示，习惯了。
有人更喜欢用IAR，IAR不仅比Keil便宜很多，而且还内置了misra静态检查工具，很方便。
有传统GCC派，gdb调试Vscode编辑，在Linux系统下编译很香，有些老板不在意Flash的情况下，可以有最快的交付速度。也有Clion、Clang之类的新派。
那么，你怎么看待不同编译器之间的差异问题，你又会选用什么编译器？
参考文献：
[1]https://www.embedded.com/the-hidden-costs-of-open-source-compilers
[2]https://www.zhihu.com/question/26864086/answer/280900095
[3]https://club.rt-thread.org/ask/article/866813c0a2efd608.html
[4]https://www.bilibili.com/video/BV18h4y1v7yR
