שחרור חבילת המהדר GCC 11

לאחר שנה של פיתוח, שוחררה השחרור של חבילת המהדרים החינמית של GCC 11.1, המהדורה המשמעותית הראשונה בענף החדש של GCC 11.x. תחת סכימת מספור המהדורה החדשה, נעשה שימוש בגרסה 11.0 במהלך הפיתוח, וזמן קצר לפני יציאתו של GCC 11.1, הסניף של GCC 12.0 כבר היה מתפצל, ממנו תיווצר המהדורה המשמעותית הבאה של GCC 12.1.

GCC 11.1 בולט במעבר לשימוש בפורמט קובץ ניפוי באגים DWARF 5 כברירת מחדל, הכללת ברירת המחדל של תקן C++17 ("-std=gnu++17"), שיפורים משמעותיים בתמיכה ב-C++20 תקן, תמיכה ניסיונית עבור C++23, שיפורים הקשורים לתקן שפת C העתידי (C2x), אופטימיזציות חדשות של ביצועים.

שינויים עיקריים:

• מצב ברירת המחדל עבור שפת C++ הוחלף לשימוש בתקן C++17 (-std=gnu++17) במקום C++14 שהוצע בעבר. אפשר להשבית באופן סלקטיבי את אופן הפעולה החדש של C++17 בעת עיבוד תבניות המשתמשות בתבניות אחרות כפרמטר (-fno-new-ttp-matching).
• נוספה תמיכה בהאצת חומרה של הכלי AddressSanitizer, המאפשר לך לקבוע את העובדות של גישה לאזורי זיכרון משוחררים, מעבר לגבולות המאגר המוקצה ועוד כמה סוגים של שגיאות בעבודה עם זיכרון. האצת חומרה זמינה כרגע רק עבור ארכיטקטורת AArch64 ומתמקדת בשימוש בעת הידור של ליבת לינוקס. כדי לאפשר האצת חומרה של AddressSanitizer בעת בניית רכיבי שטח משתמש, נוסף הדגל "-fsanitize=hwaddress", ודגל הליבה "-fsanitize=kernel-hwaddress".
• בעת הפקת מידע באגים, נעשה שימוש בפורמט DWARF 5 כברירת מחדל, אשר בהשוואה לגרסאות קודמות, מאפשר יצירת נתוני ניפוי באגים קומפקטיים יותר ב-25%. תמיכה מלאה ב-DWARF 5 דורשת לפחות גרסה 2.35.2 של Binutils. פורמט DWARF 5 נתמך בכלי איתור באגים מאז GDB 8.0, valgrind 3.17.0, elfutils 0.172 ו-dwz 0.14. כדי ליצור קבצי ניפוי באגים באמצעות גרסאות אחרות של DWARF, אתה יכול להשתמש באפשרויות "-gdwarf-2", "-gdwarf-3" ו-"-gdwarf-4".
• הדרישות למהדרים שניתן להשתמש בהם לבניית GCC הוגדלו. המהדר חייב כעת לתמוך בתקן C++11 (קודם לכן היה צורך ב-C++98), כלומר. אם GCC 10 היה מספיק כדי לבנות GCC 3.4, אז לפחות GCC 11 נדרש כעת כדי לבנות GCC 4.8.
• השם והמיקום של קבצים לשמירת dumps, קבצים זמניים ומידע נוסף הדרוש לאופטימיזציה של LTO שונו. קבצים כאלה נשמרים כעת תמיד בספרייה הנוכחית אלא אם כן הנתיב שונה במפורש באמצעות האפשרויות "-dumpbase", "-dumpdir" ו-"-save-temps=*".
• התמיכה בפורמט הבינארי BRIG לשימוש עם שפת HSAIL (Heterogeneous System Architecture Intermediate Language) הוצאה משימוש ובקרוב תוסר.
• היכולות של מצב ThreadSanitizer (-fsanitize=thread) הורחבו, שנועדו לזהות תנאי מירוץ בעת שיתוף של אותם נתונים משרשורים שונים של יישום מרובה הליכי. המהדורה החדשה מוסיפה תמיכה בזמני ריצה ובסביבות חלופיות, כמו גם תמיכה בכלי ניפוי באגים KCSAN (Kernel Concurrency Sanitizer), שנועד לזהות באופן דינמי תנאי מרוץ בתוך ליבת לינוקס. נוספו אפשרויות חדשות "-param tsan-distinguish-volatile" ו-"-param tsan-instrument-func-entry-exit".
• מספרי עמודות בהודעות אבחון משקפות כעת לא את ספירת הבתים מתחילת השורה, אלא למעשה את מספרי העמודות שלוקחים בחשבון תווים מרובים בתים ותווים התופסים מספר מיקומים בשורה (לדוגמה, התו 🙂 תופס שני מיקומים ו מקודד ב-4 בתים). באופן דומה, תווי טאב מטופלים כעת כמספר מסוים של רווחים (ניתן להגדרה באמצעות אפשרות -ftabstop, ברירת מחדל 8). כדי לשחזר את ההתנהגות הישנה, ​​מוצעת האפשרות "-fdiagnostics-column-unit=byte", וכדי לקבוע את הערך ההתחלתי (מספור מ-0 או 1) - אפשרות "-fdiagnostics-column-origin=".
• הווקטוריזר לוקח בחשבון את כל התוכן של הפונקציה ומוסיף יכולות עיבוד הקשורות לצמתים והפניות לבלוקים קודמים בגרף זרימת השליטה (CFG, גרף זרימת השליטה).
• האופטימיזר מיישם את היכולת להמיר סדרה של פעולות מותנות המשוות את אותו משתנה לביטוי מתג. בעתיד, ניתן לקודד את ביטוי המתג באמצעות הוראות בדיקת סיביות (נוספה אפשרות "-fbit-tests" כדי לשלוט בהמרה כזו).
• אופטימיזציות בין-הליכים משופרות. נוסף כרטיס IPA-modref חדש (-fipa-modref) כדי לעקוב אחר תופעות לוואי בעת קריאה לפונקציות ולשפר את דיוק הניתוח. הטמעה משופרת של מעבר IPA-ICF (-fipa-icf), מה שמפחית את צריכת הזיכרון במהלך ההידור ומגדיל את מספר הפונקציות המאוחדות שעבורן משולבים בלוקים זהים של קוד. במעבר IPA-CP (Interprocedural constant propagation), ההיוריסטיקה של החיזוי שופרו, תוך התחשבות בגבולות ותכונות ידועות של הלולאות.
• ב-Linking Time Optimizations (LTO), פורמט ה-bytecode עובר אופטימיזציה כדי להקטין את הגודל ולשפר את מהירות העיבוד. צריכת שיא זיכרון מופחתת בשלב הקישור.
• במנגנון האופטימיזציה המבוסס על תוצאות פרופיל קוד (PGO - Profile-guided Optimization), המאפשר יצירת קוד אופטימלי יותר על בסיס ניתוח תכונות ביצוע, גודל הקבצים עם נתוני GCOV מצטמצם עקב אריזה קומפקטית יותר של אפס מונים. . מצב "-fprofile-values" משופר על ידי מעקב אחר פרמטרים נוספים בקריאות עקיפות.
• הטמעת תקן OpenMP 5.0 (Open Multi-Processing), המגדיר את ה-API ושיטות ליישום שיטות תכנות מקבילות על מערכות מרובות ליבות והיברידיות (CPU+GPU/DSP) עם יחידות זיכרון וקטוריזציה משותפים (SIMD), נמשך. נוספה תמיכה ראשונית בהנחיית ההקצאה והיכולת להשתמש בלולאות הטרוגניות בבניית OpenMP. הטמיעה תמיכה במשתנה הסביבה OMP_TARGET_OFFLOAD.
• היישום של מפרט התכנות המקבילי OpenACC 2.6 שסופק לשפות C, C++ ו-Fortran שופר, המגדיר כלים להורדת פעולות על GPUs ומעבדים מיוחדים, כגון NVIDIA PTX.
• עבור שפות C, הוטמעה תכונה חדשה "no_stack_protector", שנועדה לסמן פונקציות שעבורן אין להפעיל הגנת מחסנית ("-fstack-protector"). התכונה "malloc" הורחבה כדי לתמוך בזיהוי של צמדי קריאות להקצאה ושחרור זיכרון (מקצה/מקצה), המשמש בנתח הסטטי לזיהוי שגיאות אופייניות בעבודה עם זיכרון (דליפות זיכרון, שימוש לאחר שחרור, קריאות כפולות לפונקציה החופשית וכו') ובאזהרות מהדר "-Wmismatched-dealloc", "-Wmismatched-new-delete" ו-"-Wfree-nonheap-object", המודיעים על חוסר עקביות בין פעולות הקצאת זיכרון ופעולות הקצאת זיכרון.
• אזהרות חדשות נוספו עבור שפת C:
  • "-Wmismatched-dealloc" (מופעל כברירת מחדל) - מתריע על פעולות ביטול זיכרון המשתמשות במצביע שאינו תואם לפונקציות הקצאת זיכרון.
  • "-Wsizeof-array-div" (מופעל כאשר "-Wall" מצוין) - מזהיר על חלוקת שני sizeof אופרטורים אם המחלק אינו תואם לגודל אלמנט המערך.
  • "-Wstringop-overread" (מופעל כברירת מחדל) - מתריע על קריאה לפונקציית מחרוזת שקוראת נתונים מאזור מחוץ לגבול המערך.
  • "-Wtsan" (מופעל כברירת מחדל) - מזהיר על שימוש בתכונות (כגון std::atomic_thread_fence) שאינן נתמכות ב-ThreadSanitizer.
  • "-Warray-parameter" ו-"-Wvla-parameter" (מופעל בעת ציון "-Wall") - מתריע על עקיפה של פונקציות עם הצהרות לא תואמות של ארגומנטים הקשורים למערכים באורך קבוע ומשתנה.
  • האזהרה "-Wuninitialized" מזהה כעת ניסיונות קריאה מזיכרון לא מאותחל שהוקצה דינמית.
  • האזהרה "-Wfree-nonheap-object" מרחיבה את ההגדרה של מקרים שבהם פונקציות ביטול הקצאת זיכרון נקראות עם מצביע שלא הושג באמצעות פונקציות הקצאת זיכרון דינמיות.
  • האזהרה "-Wmaybe-uninitialized" הרחיבה את הזיהוי של העברת מצביעים לפונקציות המתייחסות למיקומי זיכרון לא מאותחלים.
• עבור שפת C, חלק מהתכונות החדשות שפותחו במסגרת תקן C2X יושמו (מופעל על ידי ציון -std=c2x ו-std=gnu2x): פקודות מאקרו BOOL_MAX ו-BOOL_WIDTH, ציון אופציונלי של שמות של פרמטרים שאינם בשימוש בפונקציה הגדרות (כמו ב-C++), תכונה "[ [nodiscard]]", אופרטור קדם-מעבד "__has_c_attribute", פקודות מאקרו FLT_IS_IEC_60559, DBL_IS_IEC_60559, LDBL_IS_IEC_60559, __STDC_WANT_IEC_60559__XNUMX_EXT_XNUMX__XNUMX, DSN_LT, INBLAN, DSN, IN AN, DEC_INFINITY ו-DEC _NAN, NaN=מאקרו עבור FloatN, _FloatNx ו-_DecimalN, יכולת לציין סימני קפיצה לפני הצהרות ובסוף הצהרות מורכבות.
• עבור C++, יושמו חלק מהשינויים והחידושים המוצעים בתקן C++20, כולל פונקציות וירטואליות "consteval virtual", פסאודו-הורסים לסוף מחזור החיים של אובייקטים, השימוש במחלקה enum ו חישוב גודל מערך בביטוי "החדש".
• עבור C++, נוספה תמיכה ניסיונית עבור כמה שיפורים המפותחים עבור תקן C++23 העתידי (-std=c++23, -std=gnu++23, -std=c++2b, -std=gnu ++2b). לדוגמה, יש כעת תמיכה בסיומת המילולי "zu" עבור ערכי size_t חתומים.
• libstdc++ שיפרה תמיכה בתקן C++17, כולל הצגת יישומי std::from_chars ו-std::to_chars עבור סוגי נקודה צפה. הטמיעו אלמנטים חדשים של תקן C++20, כולל std::bit_cast, std::source_location, פעולות אטומיות לחכות והודיעו, , , , , כמו גם אלמנטים של תקן C++ עתידי 23 (std::to_underlying, std::is_scoped_enum). נוספה תמיכה ניסיונית לסוגים לעיבוד נתונים מקביל (SIMD, Data-Parallel Types). היישום של std::uniform_int_distribution הואץ.
• הסיר את דגל איכות האלפא מ-libgccjit, ספרייה משותפת להטמעת מחולל קוד בתהליכים אחרים ושימוש בו לארגון הידור JIT של קוד בתים לתוך קוד מכונה. נוספה את היכולת לבנות libgccjit עבור MinGW.
• נוספה תמיכה בארכיטקטורת AArch64 Armv8-R (-march=armv8-r). עבור ארכיטקטורות AArch64 ו-ARM, נוספה תמיכה במעבדים (פרמטרים -mcpu ו-mtune): Arm Cortex-A78 (cortex-a78), Arm Cortex-A78AE (cortex-a78ae), Arm Cortex-A78C (cortex-a78c) , Arm Cortex- X1 (cortex-x1), Arm Neoverse V1 (neoverse-v1) ו-Arm Neoverse N2 (neoverse-n2). כמו כן נוספו מעבדי Fujitsu A64FX (a64fx) ו- Arm Cortex-R82 (cortex-r82), התומכים רק בארכיטקטורת AArch64.
• נוספה תמיכה בשימוש בהוראות SIMD Armv8.3-a (AArch64/AArch32), SVE (AArch64), SVE2 (AArch64) ו-MVE (AArch32 M-profile) לפעולות אוטומטיות לביצוע חיבור, חיסור, כפל וגרסאות של חיבור/חיסור מעל מספרים מסובכים. נוספה תמיכה ראשונית לאוקטוריזציה עבור ARM באמצעות ערכת ההוראות של MVE.
• עבור פלטפורמות ARM, מסופק סט שלם של פונקציות C משולבות מהדר (Intrinsics), המוחלפות בהוראות וקטור מורחבות (SIMD), המכסות את כל הוראות ה-NEON המתועדות במפרט ACLE Q3 2020.
• תמיכה ב-gfx908 GPU נוספה לקצה העורפי ליצירת קוד עבור GPUs של AMD המבוססים על המיקרו-ארכיטקטורה של GCN.
• נוספה תמיכה במעבדים חדשים ותוספי ערכת הוראות חדשים שיוטמו בהם:
  • Intel Sapphire Rapids (-march=sapphirarapids, מאפשר תמיכה בהוראות MOVDIRI, MOVDIR64B, AVX512VP2INTERSECT, ENQCMD, CLDEMOTE, SERIALISE, PTWRITE, WAITPKG, TSXLDTRK, AMT-TILE, AMX-INT8, AVX-INT16, AVX-X.
  • Intel Alderlake (-march=alderlake, מאפשר תמיכה בהוראות CLDEMOTE, PTWRITE, WAITPKG, SERIALIZE, KEYLOCKER, AVX-VNNI ו-HRESET).
  • Intel Rocketlake (-march=rocketlake, בדומה ל-Rocket Lake ללא תמיכה ב-SGX).
  • AMD Zen 3 (-march=znver3).
• עבור מערכות IA-32/x86-64 המבוססות על מעבדי Intel, נוספה תמיכה בהוראות מעבד חדשות TSXLDTRK, SERIALISE, HRESET, UINTRKEYLOCKER, AMX-TILE, AMX-INT8, AMX-BF16, AVX-VNNI.
• נוספה תמיכה בדגלי "-march=x86-64-v[234]" לבחירת רמות ארכיטקטורת x86-64 (v2 - מכסה הרחבות SSE4.2, SSSE3, POPCNT ו-CMPXCHG16B; v3 - AVX2 ו-MOVBE; v4 - AVX-512 ).
• נוספה תמיכה עבור מערכות RISC-V עם סדר בתים גדול. נוספה אפשרות "-misa-spec=*" לבחירת הגרסה של מפרט ארכיטקטורת ערכת ההוראות RISC-V. נוספה תמיכה עבור AddressSanitizer והגנה על מחסנית באמצעות תגיות קנריות.
• שיפור מתמשך של מצב הניתוח הסטטי "-fanalyzer", המבצע ניתוח בין-פרוצדורלי עתיר משאבים של נתיבי ביצוע קוד וזרימות נתונים בתוכנית. המצב מסוגל לזהות בעיות בשלב הקומפילציה, כגון קריאות כפולות לפונקציית free() עבור אזור זיכרון אחד, דליפות של מתאר קבצים, ניתוק והעברת מצביעי null, גישה לבלוקים של זיכרון משוחררים, שימוש בערכים לא מאותחלים וכו'. בגרסה החדשה:
  • הקוד למעקב אחר מצב התוכנית נכתב מחדש לחלוטין. בעיות בסריקת קבצי C גדולים מאוד נפתרו.
  • נוספה תמיכה ראשונית ב-C++.
  • ניתוח הקצאת זיכרון והקצאת זיכרון הופשט מהפונקציות הספציפיות של malloc והחינמיות, וכעת הוא תומך בחדש/מחק ובחדש[]/מחק[].
  • אזהרות חדשות נוספו: -Wanalyzer-shift-count-negative, -Wanalyzer-shift-count-overflow, -Wanalyzer-write-to-const ו-Wanalyzer-write-to-string-literal.
  • נוספו אפשרויות ניפוי באגים חדשות -fdump-analyzer-json ו-fno-analyzer-feasibility.
  • הוטמעה היכולת להרחיב את הנתח באמצעות תוספים עבור GCC (לדוגמה, הוכן תוסף לבדיקת שימוש שגוי בנעילה גלובלית (GIL) ב-CPython).

מקור: OpenNet.ru