python - 构建 CPython 时禁用编译器优化

Question

我一直在关注 Philip Guo 的 excellent series关于 CPython 的内部结构，并一直在使用 GDB 浏览解释器的代码。不幸的是，当我单步执行代码时，GDB 似乎跳了很多次，乱序执行指令(例如，一系列赋值操作，没什么特别的)。

据我了解，这是因为编译器优化。事实上，CPython 的 configure 文件似乎默认为 -O2。当使用 ./configure 和 make 编译 Python 2.7.15 时就是这种情况:

gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Modules/python.o ./Modules/python.c
gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Parser/acceler.o Parser/acceler.c
gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Parser/grammar1.o Parser/grammar1.c
gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Parser/listnode.o Parser/listnode.c
...

我尝试通过 ./configure CFLAGS="-g -O0" 进行配置而不进行优化来修复此问题，然后再次使用 make 进行编译，这有效(注意从-fno-strict-aliasing -g -O2 到 -fno-strict-aliasing -g -O0 每行:

gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O0 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Modules/python.o ./Modules/python.c
gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O0 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Parser/acceler.o Parser/acceler.c
gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O0 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Parser/grammar1.o Parser/grammar1.c
gcc -pthread -c -fno-strict-aliasing -g -O0 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes  -I. -IInclude -I./Include   -DPy_BUILD_CORE -o Parser/listnode.o Parser/listnode.c
...

不幸的是，当我单步执行代码时，GDB 仍然跳来跳去。为了完整起见，这是我使用 GDB 运行的命令:

gdb --args ./python test.py

test.py的内容只是一些基本的算术和打印函数，与实际无关。

我对其中至少一个步骤的理解肯定是不完整的。我是否错误地设置了优化标志？ GDB 是否由于其他原因在指令之间跳转？任何建议将不胜感激。谢谢!

Answer 1

tl;dr:您需要 configure 设置 --with-pydebug。

您在 -O2 之后的命令行上有一个 -O3，因此将 -O2 更改为 -O0 没有任何好处； -O3 仍然覆盖它。您需要找出 -O3 的来源并将其删除。

如果您查看生成的 Makefile，您应该会看到如下内容:

# Compiler options
OPT=        -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall
# ...
# Avoid assigning CFLAGS, LDFLAGS, etc. so users can use them on the
# command line to append to these values without stomping the pre-set
# values.
PY_CFLAGS=  $(BASECFLAGS) $(OPT) $(CONFIGURE_CFLAGS) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS)

当然，您可以只编辑生成的Makefile，将-O3 更改为-O0。但是如果你查看 configure 脚本和 Makefile.pre，你可以看到这是从哪里来的:它是默认值，只在这种情况下被替换:

case $ac_cv_prog_cc_g in
yes)
    if test "$Py_DEBUG" = 'true' ; then
    # Optimization messes up debuggers, so turn it off for
    # debug builds.
            if "$CC" -v --help 2>/dev/null |grep -- -Og > /dev/null; then
                OPT="-g -Og -Wall"
            else
                OPT="-g -O0 -Wall"
            fi
    else
    OPT="-g $WRAP -O3 -Wall"
    fi
    ;;

这也为除 gcc 之外的其他编译器设置了正确的标志。

不过，--with-pydebug的主要作用是启用Py_DEBUG — 如果您正在对 CPython 进行源代码调试，您可能需要它，但它与 -O0 不同，这正是您实际询问的内容。所以，如果你想要 only -O0，据我所知，你唯一能做的就是编辑 Makefile(或者出现使用一些复杂的 env 变量集和 configure 参数诱使它进行调试构建但随后不启用 Py_DEBUG)。