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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核心,檔案系統,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程式來作個例子,通過三步來讓它減肥。

Hello.c:
#include <stdio.h>
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 hell


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),有一部分是用來給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。

  [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 #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

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。這裏我們通過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? 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,它讓我們節省了大
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。

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