GCC 11 コンパイラ スイートのリリース

11.1 年間の開発を経て、新しい GCC 11.x ブランチの最初の重要なリリースである、無料のコンパイラ スイート GCC 11.0 がリリースされました。 新しいリリース番号付けスキームに従って、バージョン 11.1 が開発プロセスで使用され、GCC 12.0 のリリースの直前に、GCC 12.1 ブランチがすでに分岐しており、そこから次のメジャー リリースである GCC XNUMX が形成されます。

GCC 11.1 は、デフォルトで DWARF 5 デバッグ ファイル形式の使用への移行、C++17 標準 (「-std=gnu++17」) のデフォルトの組み込み、C++20 のサポートの大幅な改善で注目に値します。標準、C++23 の実験的サポート、将来の C 言語標準 (C2x) に関連する改善、新しいパフォーマンスの最適化。

主な変更点：

• C++ 言語のデフォルト モードは、以前に提供されていた C++17 ではなく C++17 標準 (-std=gnu++14) を使用するように切り替えられました。他のテンプレートをパラメータとして使用するテンプレートを処理するときに、新しい C++17 の動作を選択的に無効にすることができます (-fno-new-ttp-matching)。
• AddressSanitizer ツールのハードウェア アクセラレーションのサポートが追加されました。これにより、メモリを操作する際に、解放されたメモリ領域へのアクセス、割り当てられたバッファの境界を超えたアクセス、およびその他の種類のエラーの事実を判断できるようになります。ハードウェア アクセラレーションは現在、AArch64 アーキテクチャでのみ利用可能であり、Linux カーネルのコンパイル時の使用に重点を置いています。ユーザー空間コンポーネントを構築するときに AddressSanitizer ハードウェア アクセラレーションを有効にするために、フラグ「-fsanitize=hwaddress」とカーネル フラグ「-fsanitize=kernel-hwaddress」が追加されました。
• デバッグ情報を生成する場合、デフォルトで DWARF 5 形式が使用されます。これにより、以前のバージョンと比較して 25% コンパクトなデバッグ データを生成できます。 DWARF 5 を完全にサポートするには、少なくとも binutils バージョン 2.35.2 が必要です。 DWARF 5 形式は、GDB 8.0、valgrind 3.17.0、elfutils 0.172、および dwz 0.14 以降のデバッグ ツールでサポートされています。他のバージョンの DWARF を使用してデバッグ ファイルを生成するには、オプション「-gdwarf-2」、「-gdwarf-3」、および「-gdwarf-4」を使用できます。
• GCC の構築に使用できるコンパイラの要件が増加しました。コンパイラは、C++11 標準をサポートする必要があります (以前は C++98 が必要でした)。 GCC 10 をビルドするには GCC 3.4 で十分だった場合、GCC 11 をビルドするには少なくとも GCC 4.8 が必要になります。
• ダンプ、一時ファイル、LTO 最適化に必要な追加情報を保存するファイルの名前と場所が変更されました。このようなファイルは、「-dumpbase」、「-dumpdir」、および「-save-temps=*」オプションによってパスが明示的に変更されない限り、常に現在のディレクトリに保存されるようになりました。
• HSAIL (Heterogeneous System Architecture Intermediate Language) 言語で使用するバイナリ形式 BRIG のサポートは非​​推奨となり、まもなく削除される予定です。
• ThreadSanitizer モード (-fsanitize=thread) の機能が拡張され、マルチスレッド アプリケーションの異なるスレッドから同じデータを共有するときに競合状態を検出するように設計されています。新しいリリースでは、代替ランタイムと環境のサポートに加え、Linux カーネル内の競合状態を動的に検出するように設計された KCSAN (Kernel Concurrency Sanitizer) デバッグ ツールのサポートが追加されています。新しいオプション「-param tsan-distinguish-volatile」および「-param tsan-instrument-func-entry-exit」を追加しました。
• 診断メッセージの列番号は、行の先頭からのバイト数ではなく、実際にはマルチバイト文字と行内の複数の位置を占める文字を考慮した列番号を反映するようになりました (たとえば、文字 🙂 は 4 つの位置を占め、 8バイトでエンコードされます）。同様に、タブ文字は特定の数のスペースとして扱われるようになりました (-ftabstop オプションで構成可能、デフォルトは 0)。以前の動作を復元するには、「-fdiagnostics-column-unit=byte」オプションが提案され、初期値 (1 または XNUMX からの番号付け) を決定するには、「-fdiagnostics-column-origin=」オプションが提案されます。
• ベクタライザーは関数の内容全体を考慮し、制御フロー グラフ (CFG、制御フロー グラフ) 内の以前のブロックへの交差および参照に関連する処理機能を追加します。
• オプティマイザーは、同じ変数を比較する一連の条件演算を switch 式に変換する機能を実装します。 switch 式は、後でビット テスト命令を使用してエンコードできます (このような変換を制御するために「-fbit-tests」オプションが追加されました)。
• プロシージャ間の最適化が改善されました。関数呼び出し時の副作用を追跡し、分析の精度を向上させるために、新しい IPA-modref パス (-fipa-modref) が追加されました。 IPA-ICF パス (-fipa-icf) の実装が改善されました。これにより、コンパイル中のメモリ消費が削減され、同一のコード ブロックが結合される統合関数の数が増加します。 IPA-CP (手続き間定数伝播) パスでは、既知の境界とループの特徴を考慮して、予測ヒューリスティックが改善されました。
• Linking Time Optimizations (LTO) では、サイズを削減し、処理速度を向上させるためにバイトコード形式が最適化されます。バインディングフェーズ中のピークメモリ消費量を削減しました。
• コードプロファイリングの結果に基づく最適化メカニズム (PGO - プロファイルガイド付き最適化) では、実行機能の分析に基づいてより最適なコードを生成できます。ゼロカウンターのよりコンパクトなパッケージ化により、GCOV データを含むファイルのサイズが削減されます。 。間接呼び出しでより多くのパラメータを追跡することにより、「-fprofile-values」モードが改善されました。
• OpenMP 5.0 (Open Multi-Processing) 標準の実装では、共有メモリとベクトル化ユニット (SIMD) を備えたマルチコアおよびハイブリッド (CPU+GPU/DSP) システムに並列プログラミング手法を適用するための API と手法を定義しています。続けた。 assign ディレクティブの初期サポートと、OpenMP 構造で異種ループを使用する機能が追加されました。 OMP_TARGET_OFFLOAD 環境変数のサポートが実装されました。
• C、C++、および Fortran 言語用に提供されている OpenACC 2.6 並列プログラミング仕様の実装が改善され、GPU や NVIDIA PTX などの特殊なプロセッサで操作をオフロードするためのツールが定義されています。
• C 言語の場合、スタック保護を有効にしてはいけない関数 (「-fstack-protector」) をマークするために設計された新しい属性「no_stack_protector」が実装されました。 「malloc」属性は、メモリの割り当てと解放のための呼び出しのペア (アロケータ/デアロケータ) の識別をサポートするように拡張されました。これは、静的アナライザでメモリ操作時の典型的なエラー (メモリ リーク、解放後の使用、 free 関数への二重呼び出しなど)、コンパイラ警告「-Wmismatched-dealloc」、「-Wmismatched-new-delete」、および「-Wfree-nonheap-object」で、メモリ割り当て解除とメモリ割り当て操作の間の不一致について通知します。
• C 言語に関する新しい警告が追加されました。
  • 「-Wmismatched-dealloc」 (デフォルトで有効) - メモリ割り当て関数と互換性のないポインターを使用するメモリ割り当て解除操作について警告します。
  • 「-Wsizeof-array-div」 (「-Wall」が指定されている場合に有効) - 除数が配列要素のサイズと一致しない場合、2 つの sizeof 演算子を除算することについて警告します。
  • 「-Wstringop-overread」 (デフォルトで有効) - 配列境界の外側の領域からデータを読み取る文字列関数の呼び出しについて警告します。
  • 「-Wtsan」 (デフォルトで有効) - ThreadSanitizer でサポートされていない機能 (std::atomic_thread_fence など) の使用について警告します。
  • 「-Warray-parameter」および「-Wvla-parameter」（「-Wall」を指定した場合に有効） - 固定長配列および可変長配列に関連付けられた引数の互換性のない宣言で関数をオーバーライドすることについて警告します。
  • 「-Wuninitialized」警告は、初期化されていない動的に割り当てられたメモリからの読み取りの試みを検出するようになりました。
  • 「-Wfree-nonheap-object」警告は、動的メモリ割り当て関数を通じて取得されないポインタを使用してメモリ割り当て解除関数が呼び出される場合の定義を拡張します。
  • 「-Wmaybe-uninitialized」警告により、初期化されていないメモリ位置を参照する関数へのポインタの受け渡しの検出が拡張されました。
• C 言語の場合、C2X 標準のフレームワーク内で開発された新機能の一部が実装されました (-std=c2x および -std=gnu2x を指定することで有効になります): マクロ BOOL_MAX および BOOL_WIDTH、関数内の未使用パラメーターの名前のオプションの表示定義 (C++ と同様)、属性「[ [nodiscard]]」、プリプロセッサ演算子「__has_c_attribute」、マクロ FLT_IS_IEC_60559、DBL_IS_IEC_60559、LDBL_IS_IEC_60559、__STDC_WANT_IEC_60559_EXT__、INFINITY、NAN、FLT_SNAN、DBL_SNAN 、LDBL_SNAN、DEC_INFINITY、DEC _NAN、NaN=マクロFloatN、_FloatNx、および _DecimalN、宣言の前および複合ステートメントの最後にジャンプ マークを指定する機能。
• C++ の場合、C++20 標準で提案されている変更と革新の一部が実装されています。これには、仮想関数「consteval virtual」、オブジェクトのライフ サイクルの終わりのための疑似デストラクター、enum クラスの使用、および「新しい」式の配列のサイズを計算します。
• C++ の場合、将来の C++23 標準 (-std=c++23、-std=gnu++23、-std=c++2b、-std=gnu) 向けに開発されているいくつかの改善のための実験的なサポートが追加されました。 ++2b)。たとえば、符号付き size_t 値に対するリテラル接尾辞「zu」がサポートされるようになりました。
• libstdc++ では、浮動小数点型の std::from_chars および std::to_chars 実装の導入など、C++17 標準のサポートが強化されました。 std::bit_cast、std::source_location、アトミック操作の待機と通知、、、、、および将来の C++ 標準 20 (std::to_underlying、std::is_scoped_enum)。並列データ処理の型 (SIMD、データ並列型) の実験的サポートが追加されました。 std::uniform_int_distribution の実装が高速化されました。
• コード ジェネレーターを他のプロセスに埋め込み、それを使用してバイトコードの JIT コンパイルをマシン コードに編成するための共有ライブラリである libgccjit からアルファ品質フラグを削除しました。 MinGW 用の libgccjit をビルドする機能が追加されました。
• AArch64 Armv8-R アーキテクチャ (-march=armv8-r) のサポートが追加されました。 AArch64 および ARM アーキテクチャの場合、プロセッサのサポートが追加されました (パラメータ -mcpu および -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)、および Arm Neoverse N2 (neoverse-n2)。 Fujitsu A64FX (a64fx) および Arm Cortex-R82 (cortex-r82) CPU も追加され、AArch64 アーキテクチャのみをサポートします。
• Armv8.3-a (AArch64/AArch32)、SVE (AArch64)、SVE2 (AArch64)、および MVE (AArch32 M プロファイル) SIMD 命令を使用して、加算、減算、乗算、および加算/減算のバリアントを実行する演算を自動ベクトル化するためのサポートが追加されました。複素数。 MVE 命令セットを使用した ARM の自動ベクトル化の初期サポートが追加されました。
• ARM プラットフォームの場合、コンパイラに統合された C 関数 (Intrinsics) の完全なセットが提供され、拡張ベクトル命令 (SIMD) に置き換えられ、ACLE Q3 2020 仕様に文書化されているすべての NEON 命令がカバーされます。
• gfx908 GPU のサポートが、GCN マイクロアーキテクチャに基づいて AMD GPU 用のコードを生成するバックエンドに追加されました。
• 新しいプロセッサとそれに実装された新しい命令セット拡張のサポートが追加されました。
  • Intel Sapphire Rapids (-march=sapphirerapids、MOVDIRI、MOVDIR64B、AVX512VP2INTERSECT、ENQCMD、CLDEMOTE、SERIALIZE、PTWRITE、WAITPKG、TSXLDTRK、AMT-TILE、AMX-INT8、AMX-BF16、および AVX-VNNI 命令のサポートを有効にします。
  • Intel Alderlake (-march=alderlake、CLDEMOTE、PTWRITE、WAITPKG、SERIALIZE、KEYLOCKER、AVX-VNNI、および HRESET 命令のサポートを有効にします)。
  • Intel Rocketlake (-march=rocketlake、SGX サポートなしの Rocket Lake に似ています)。
  • AMD Zen 3 (-march=znver3)。
• Intel プロセッサをベースとした IA-32/x86-64 システムの場合、新しいプロセッサ命令 TSXLDTRK、SERIALIZE、HRESET、UINTRKEYLOCKER、AMX-TILE、AMX-INT8、AMX-BF16、AVX-VNNI のサポートが追加されました。
• x86-64 アーキテクチャ レベルを選択するための「-march=x234-86-v[64]」フラグのサポートを追加しました (v2 - SSE4.2、SSSE3、POPCNT、および CMPXCHG16B 拡張機能をカバーします。v3 - AVX2 および MOVBE、v4 - AVX-512 ）。
• ビッグエンディアンのバイトオーダーを使用する RISC-V システムのサポートが追加されました。 RISC-V 命令セット アーキテクチャ仕様のバージョンを選択するための「-misa-spec=*」オプションを追加しました。 AddressSanitizer と Canary タグを使用したスタック保護のサポートが追加されました。
• 「-fanalyzer」静的分析モードの継続的な改善。これは、プログラム内のコード実行パスとデータ フローのリソースを大量に消費するプロシージャ間分析を実行します。このモードは、1 つのメモリ領域に対する free() 関数の二重呼び出し、ファイル記述子のリーク、逆参照と null ポインタの受け渡し、解放されたメモリ ブロックへのアクセス、初期化されていない値の使用などの問題をコンパイル段階で検出できます。新しいバージョンでは:
  • プログラムの状態を追跡するコードは完全に書き直されました。非常に大きな C ファイルのスキャンに関する問題は解決されました。
  • 初期 C++ サポートを追加しました。
  • メモリ割り当てと割り当て解除の分析は、特定の malloc および free 関数から抽象化され、new/delete および new[]/delete[] をサポートするようになりました。
  • 新しい警告を追加しました: -Wanalyzer-shift-count-negative、-Wanalyzer-shift-count-overflow、-Wanalyzer-write-to-const、および -Wanalyzer-write-to-string-literal。
  • 新しいデバッグ オプション -fdump-analyzer-json および -fno-analyzer-feasibility を追加しました。
  • GCC のプラグインを通じてアナライザーを拡張する機能が実装されました (たとえば、CPython でのグローバル ロック (GIL) の誤った使用をチェックするプラグインが用意されています)。

出所： オープンネット.ru