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各位好！我想在ZJU应该有很多人比我更有资格和实力来全面介绍GCC的内部结 构。而今我在此的班门弄斧第一为了兴趣，第二为了骗几个MASK而已。
此次旅游你们将付出什么？时间、耐心和毅力，就这么简单。GCC是一个含蓄而动 人的地方，而我，这个导游，将带领你们浏览它的每个景点（如果我没有被旅游公 司勒令卷铺盖滚蛋的话）。如果你有足够的毅力去发现它的美，就会发现它是如此 的炫目。OK,估计你们这些缺乏幽默感的人会迫不及待的略过这些废话，毕竟GCC才 是我们所要游览的地方，而不是我这个并不帅气的导游，那好，让我们开始吧。
不要告诉我你的Linux上没有GCC,那是个灾难，因为你什么都干不了。果真如 此的话，那就找个坑把自己埋了吧！GCC是什么呢？大多数人都会认为是Gnu C Compiler.不错，当初Stallman创建GCC第一个版本的时候仅仅支持C语言， 并且在诸多方面都偏向于C和类C语言。但如今的GCC则囊括了FORTRAN、ADA等其他 语言，所以GCC更应该指代Gnu CompilerCollection。而在本次游览中，参观的重 点依然只是传统意义上的GCC。
在出发之前，我先介绍一下编译器为何物。编译器是一个程序，它能将某种代 码（源代码）所描述的程序转化为另一种代码（目标代码）描述的程序，这两个程 序必须是等价的，并且在转化过程中，编译器必须为用户提供错误信息。通常来说 我们将编译器分成四块：
刚编写完成的代码 （.c 文件）
----------------------
| Preprocess(CPP) |
----------------------
| 源代码 （.i文件）
----------------------
| CC1 |
----------------------
| 目标汇编代码 （.s文件）
----------------------
| Assembler |
----------------------
| 机器相关二进制文件（.o文件），未做relocation
----------------------
| Linker |
----------------------
relocation后的机器相关二进制代码 （可执行文件）
1.CPP即为C Preprocessor，主要用于头文件的处理，宏替换，注释的删除。 如果你不服气的话，可以试试
cpp -DA_MACRO=42 try.c -o try.i；
2.CC1，是整个编译器的核心部分，它将C代码（或者其他高级语言）转化为汇 编代码，加参数-S即可抵达。至于为什么叫CC1，我猜是C Compiler 1st-step吧， 天晓得，说不定是Stallman心血来潮；
3.Assembler，从它名字上就知道是汇编器，无需废话，不过值得注意的是在 GCC设立的景点为GAS（Gnu Assembler）。
4.Linker,连接器（LD）,GCC中的另一大景点GLD；
由于CC1的景色是如此之美轮美奂，当地人在赞叹之余讲Compiler的大名赠给 了CC1（更有甚者干脆叫它为GCC）。为了对这些保护GCC美景的人表示尊重，也为 了不让自己在诸多名称中迷惑，请大家在参观CC1的时候，别忘了称之为Compiler。 而其他的景点则为GAS和GLD。顺便说一下，当地人脾气不太好，要是你叫错了，他 们可能会拿板砖拍你，小心小心！
让我们来看看本次旅游的游览图吧。
CC1---目录文件结构
|--交叉编译器
|--CC1前端介绍
|--CC1后端介绍
|--RTL
|--机器描述语言
GAS---目录文件结构
|--基本原理
|--代码分析
|--数据相关性
GLD---目录文件结构
|--基本原理
|--代码分析
好了，很晚了，我这个导游也该下班了（或许我该向老板申请加工资），明天 我们将走入GCC的世界。
早上好，各位！希望昨天晚上的雷雨没有影响大家的休息。我是导游kswiss，在本次旅 途中将自始至终地陪伴各位。好了，请大家排队上车，我们将前往GCC的最为迷人的 Compiler（CC1）。昨天晚上我已经在旅馆里向各位介绍了CC1的伟大意义，而今天就让 我们一起走入这个神奇的地方吧。
大家现在手上拿着的就是GCC的地图，我们这辆车的司机是个菜鸟，车开得比蜗牛 还慢，所以我想我有足够的时间来讲述一下GCC地图。
让GCC根目录下的文件见鬼去吧，看看它们的文件名就能猜个大概：
gcc GCC的主要代码尽在gcc
boehm-gc Java运行库的内存垃圾搜集
contrib 与man相关的一些脚本
include libiberty库的头文件
lib... 各类库
maintainer-scripts 不知道干吗的，就是一堆脚本
zlib zlib的库？
让我们进入其中的gcc目录。在gcc目录下，按照每个文件目录的作用及其流程， 大致可以得到如下示意图：
1.Top Level toplev.c 作为程序的大门，
它主要用于初始
化、处理参数设置
、文件的打开和
关闭以及流程的安
排等
|
2.Parsing tree.c fold-const.c stor-layout.c
主要处理一些与语
言无关的文件
c-common.def c-format.c c-opts.c ...
这一些列的c-*.c文件
用于遍历源程序
^
|
3.Tree Optimization tree-inline.c fold-const.c
对语法树的优化，
优化无处不在
^
|
sibcall.c 同属优化，尽量减少同
一函数的调用跳转优化
jump.c ，删除未被引用的（指
永远不会被跳转到的）
Label和无法抵达的代码
regclass.c 寄存器扫描/申请等操作
...
gcse.c 根据是否按照大小优化，
实现RTL子表达式的
删除诸多优化策略
...
combine.c 合并指令
...
sched.c 指令调度，我想应该和
流水线有关
^
| 机器相关代码
config/tm.md 机器描述
config/tm.h 面向机器的宏定义
config/tm-protols.h 外部函数声明
config/tm.c 诸多的C函数用于
支持机器描述
我不知道config/tm.*这四个文件应该扔在哪里，当我们了解交叉编译器后就会发 现把它们放在末尾就好像把足球上的后腰扔在了中卫的位置上。它们的作用就像球 队的后腰，进可攻，退可守。不但直接导致RTL的生成，而且还实现机器汇编代码 转换。这将是我们此次游览的重点之一。
好了，把你们手中的地图扔一边儿去，让我抽根烟歇活儿，这司机开得还真是那 个慢啊！
你想摔死我，进站也不用踩急刹车啊！换档知道不？各位，我们已经到站了，请 没有因急刹车而受伤的朋友排队下车。那位哈喇子流一身的男同志，别睡了！
这就是CC1的前端公园，在进入CC1的前端以前，我想我有必要先向各位介绍一下交 叉编译器。所谓交叉编译器（cross compiler）就是在一个平台上编译生成另一个 平台的代码。这里的“平台”，实际上包含两个概念：体系结构（Architecture） 、操作系统（Operating System）。我们常说的x86 Linux平台实际上是Intel x86体系结构和Linux for x86操作系统的综合；而x86 Win2K平台则是Intel x86体 系结构和Windows 2K for x86操作系统。平台的描述一般采用“CPU-制造厂商-操 作系统”的形式，例如SPARC-SUN-SUNOS，在GCC源代码包的configure.in文件能找 到。那位小姐问的好，我们要交叉编译器来干吗？存在就是合理！在很多嵌入式系 统中，硬件资源十分贫乏，可能连嵌入式操作系统都没有，又怎么能奢望在这块“ 贫瘠的土地”上运行编译器呢？
大家到那边的GNU专卖店购买一个GCC-3.2.2源代码包，凭你的旅游证可以打八折。 让我们在源代码的基础上看看交叉编译器到底是个什么玩意儿。
我们有必要做如下假设：
fengdada（为了纪念本人的师兄）是LD公司的芯片部门职员，他的老板Donald（ *_*）是一个想法奇特并且要求古怪的领导。某天，领导Donald命令fengdada开发一 块名为ShortWoman的芯片，具有如下特征：
1.采用MIPS的体系结构；
2.指令集为MIPS指令集的子集；
3.不支持浮点；
4.没有debug功能；
5.只支持st IMM[REG],[REG]或者ld IMM[REG],[REG]的寻址方式；
以后的介绍都将在这块芯片上展开。 郁闷的fengdada在几个通宵之后完成了这个任务（神仙？），并将GCC移植到了 这块新生的芯片上。那么GCC for Shortwoman是怎么工作的呢？我们知道普通主机 编译器的工作方式：
native
|----------| gcc |--------------| run |------|
| C 代码 |---->|x86可执行程序 |---->| 结果 |
|----------| |--------------| |------|
| Linux - X86 |
|--------------------------------------------|
在PC机上非常愉快的用C编写程序，调用gcc编译生成可执行文件并且运行。所有的 动作都是在同一个平台Linux-X86上完成。而对于ShortWoman这样一块功能简单的 芯片，只能通过交叉编译器进行开发。
cross
|----------| gcc |--------------| run |------|
| C 代码 |---->| StWmn代码 |---->| 结果 |
|----------| |--------------| |------|
| Linux - X86 | ShortWoman |
|-------------------------------|------------|
我们一如既往地写完了C代码，此时必须使用对应地交叉编译器生成ShortWoman 的机器码。好了，此时已经不管Linux-X86什么事儿了。将这些生成的程序烧录到 ShortWoman的开发板上去运行，就能得出想要的结果。当然，前提是程序写的准确 无误。在没有调试的情况下就能开发出正确的程序，这样的人和看到苹果落地的牛 顿一样神奇。前面说过，fengdada开发的这块芯片上没有debug功能。这对于 ShortWoman的开发人员来说无异于晴天霹雳。他们只有两个选择：1.每次写完程序 后就开始祷告；2.求助于模拟器SPIM（倒着念试试）。让他们去祷告吧，我们继续 自己的GCC之旅。
GCC一般有如下参数属性：
host GCC编译后将安装到的机器
build 正在编译安装的机器
target GCC建立后所要生成的目标机
prefix 和别的prefix作用相同，建议在编译的时候
将编译生成的文件放在别的目录下
language 前端支持的高级语言
在configure的时候，它们都采用-host=/-build=/-target=的格式。如果将这 些参数全部忽略，那么，编译后生成的GCC将是普通的支持C和C++的主机（native ）编译器。如果host与build相同，而target不同，则叫做交叉（cross编译器。 倘若三者很有个性，彼此相异的话，则是加拿大（Canadian，起源于加拿大三权分 立的政治体制，Stallman这哥儿们真有意思）编译器。一般来说，host和build都 会相同，我可买不起一台SUN的小型机，所以无法验证那些host与build相异的情况 。我们可以画这样一张表来总结一下：
|-----------------------------------------------|
| 名称 | host | build | target |
|-----------------------------------------------|
| native | O | O | O |
|-----------------------------------------------|
| cross | O | O | X |
|-----------------------------------------------|
| Canadian| O | X | V |
|-----------------------------------------------|
（其他的各种组合是在过于稀少，所以在此略去！）
好了，让我们简单的构建一个mips的交叉编译器吧！用root登陆进行平常的操作 是一个非常糟糕的习惯，很容易在无意中将一些系统文件更改或者删除，所以我建 议大家在编译GCC的时候使用普通帐号。
mv gcc-3.2.2 gcc-mips
mkdir gcc-mips_install
cd gcc-mips_install
../gcc-mips/configure --enabel-languages=c --target=mips
--prefix=$PWD
make
狂读硬盘二十分钟...
好累啊，终于完成了。现在用C写个小程序hello.c，gcc-mips_install/gcc/cc1 -mcpu=mips hello.c -o hello.s，看看发生了什么。值得一提的是，在编译GCC这 样的大程序时，Athlon明显比同频率的Pentium芯片要慢，甚至比不上赛杨芯片。 可能是因为Intel的芯片对编译器的支持比较好。不知道为什么，gcc-3. 3.*以上版本中都不再提供-mcpu参数，当然，如果你觉得不爽，可以自己加进去。
好了，让我们马上去参观GCC的前端公园。