编译、链接与代码优化专题（Build toolchain / optimization）

HPC/AI Infra 高频问：你懂不懂编译流程、为什么开 -O3 快、-march=native、LTO/PGO、ABI、链接、符号、内联都怎么影响性能与正确性。

问题清单（含答案）

1. gcc 编译 .cpp → 可执行中间发生什么？

答案

预处理（展开宏/头文件）→ 编译（.c→.s 汇编，每个 TU 独立）→ 汇编（.s→.o）→ 链接（合并 .o + 库 → 可执行）。详见 compile-link.md。

2. 静态库(.a) vs 动态库(.so)？

答案

.a 链接时拷贝进可执行，独立但体积大、更新需重链；.so 运行时共享加载，小、可独立更新但依赖版本。详见 compile-link.md。

3. 头文件 / 编译单元 / ODR / include guard / inline 的关系？

答案

头文件是文本粘贴；编译单元 = 一个 .cpp 展开后；ODR 要求单一定义；include guard 防重复包含；inline 允许在头文件定义不违反 ODR。

4. 优化开关 -O2/-O3/-Os/-Ofast/-march=native？

答案

-O0 无优化；-O2 常规优化；-O3 更激进（含向量化）；-Os 体积优先；-Ofast 允许违反 IEEE 精度（危险）；-march=native 用本机全部指令集。详见 optimization-flags.md。

5. 内联 inline：编译器真的会内联吗？跨 TU 内联？LTO 解决什么？

答案

inline 只是建议、编译器决定是否内联。跨编译单元通常看不到定义无法内联 → LTO（链接时优化）看到全貌，可跨 TU 内联/常量传播。

6. LTO / PGO 原理与收益？

答案

LTO 链接期整体优化（跨文件内联）；PGO 用运行 profile 指导优化（热点/分支）。都能带来可观性能提升，代价是编译变慢。详见 optimization-flags.md。

7. 符号：mangling、extern "C"、可见性、static/匿名命名空间？

答案

mangling 把函数签名编码进符号名；extern "C" 禁用修饰供 C 链接；-fvisibility=hidden 控制导出；static/匿名命名空间限制内部链接。详见 abi-symbol.md。

8. ABI / 二进制兼容 / 标准库 ABI 风险？

答案

ABI 是二进制接口（符号、调用约定、类布局）。改类布局/加虚函数会破坏二进制兼容；标准库 ABI（如 _GLIBCXX_USE_CXX11_ABI）混用会链接错乱。详见 abi-symbol.md。

9. 段：.text/.data/.bss/.rodata？

答案

.text 代码、.data 已初始化全局、.bss 未初始化（占位不占文件空间）、.rodata 只读常量，都映射进进程虚拟内存。见 memory/layout.md。

10. 开优化后 debug vs release 时序差很大？如何权衡？

答案

优化会内联/重排/消除，debug 无优化所以慢很多。用 -Og（为调试优化的级别）或 release 分发包带 -g 符号、加 -fno-omit-frame-pointer 保留可调式性。

子文档

文件	内容
index.md	本总览
compile-link.md	编译流程、静态/动态库、预处理
optimization-flags.md	优化级别、inline/LTO/PGO、march、fast-math
abi-symbol.md	ABI、mangling、符号可见性、二进制兼容