GNU C/C++ Fortran编译器

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亶祉招松
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1 .. GNU C/C++ Fortran 编译器的使用中国科学技术大学超级运算中心 2011 年 10 月 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 1 / 41

2 .1 GNU C/C++ Fortran 编译器简介.2 GNU C/C++ 编译器用法.3 GNU Fortran 编译器用法.4 串行程序调试 :gdb.5 联系信息 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 2 / 41

3 GNU C/C++ Fortran 编译器简介 GNU C/C++ Fortran 编译器为系统自带的默认编译器, 用户无需特殊设置即可使用 GNU 编译器编译 C C++ 源程序的命令分别为 gcc 和 g++ 编译 Fortran 77 和 9x 源程序的命令分别为 g77 和 gfortran: gfortran 可以直接编译 Fortran 77 源程序 g77 不可编译 Fortran 9x 源程序 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 3 / 41

4 .1 GNU C/C++ Fortran 编译器简介.2 GNU C/C++ 编译器用法.3 GNU Fortran 编译器用法.4 串行程序调试 :gdb.5 联系信息 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 4 / 41

5 编译命令基本格式基本格式 : C:gcc [options] file1 [file2...] C++:g++ [options] file1 [file2...] 注意 : [ ] 表示是其内部的选项可选文件名和选项区分大小写 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 5 / 41

6 输入文件后缀与类型的关系编译器默认将按照输入文件的后缀判断文件类型, 编译时也可以用编译选项强制指定文件名解释动作 filename.c C 源文件传给编译器 filename.c filename.cc filename.cc C++ 源文件传给编译器 filename.cpp filename.cxx filename.a filename.so 库文件传递给链接器 filename.i 已预处理的文件传递给标准输出 filename.o 目标文件传递给链接器 filename.s 汇编文件传递给汇编器 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 6 / 41

7 输出文件后缀与类型的关系编译器默认将输出按照文件类型与后缀相对应文件名 filename.i filename.o filename.s a.out 解释已预处理的文件, 由使用 -p 选项生成目标文件, 由添加 -c 选项生成汇编文件, 由添加 -s 选项生成默认生成的可执行文件 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 7 / 41

8 重要编译选项编译选项对运行速度编译的兼容性等有影响, 以下仅仅介绍部分重要选项, 建议仔细看看编译器手册, 多加测试, 选择适合自己程序的编译选项以提高性能 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 8 / 41

9 控制文件类型的选项 I -x language: 明确指定而非让编译器判断输入文件的类型 language 可为 : c c-header c-cpp-output c++ c++-header c++-cpp-output objective-c objective-c-header objective-c-cpp-output objective-c++ objective-c++-header objective-c++-cpp-output assembler assembler-with-cpp ada f95 f95-cpp-input java treelang 当 language 为 none 时, 禁止任何明确指定的类型, 其类型由文件名后缀决定 -c: 仅编译成目标文件 (.o 文件 ), 并不进行链接 -o file: 指定生成的文件名 -v: 详细模式, 显示在每个命令执行前显示其命令行 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 9 / 41

10 控制文件类型的选项 II -###: 显示编译器汇编器链接器的调用信息但并不进行实际编译, 在脚本中可以用于捕获驱动器生成的命令行 --help: 显示帮助信息 --target-help: 显示目标平台的帮助信息 --version: 显示编译器版本信息 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 10 / 41

11 C 语言选项 -ansi:c 模式时, 支持所有 ISO C90 指令在 C++ 模式时, 去除与 ISO C++ 冲突的 GNU 扩展 -std=: 控制语言标准, 可以为 c89 iso9899:1990 iso9899: c99 c9x iso9899:1999 iso9899:199x gnu89 gnu99 gnu9x c+ +98 gnu++98 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 11 / 41

12 警告选项 -fsyntax-only: 仅仅检查代码的语法错误, 并不进行其它操作 -w: 编译时不显示任何警告, 只显示错误 -Wfatal-errors: 遇到第一个错误就停止, 而不尝试继续运行显示更多错误信息 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 12 / 41

13 调试选项 -g: 包含调试信息 -ggdb: 包含利用 gbd 调试时所需要的信息 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 13 / 41

14 优化选项 -O[level]: 设置优化级别优化级别 level 可以设置为 s ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 14 / 41

15 预处理选项 -C: 预处理时保留 C 源文件中的注释 -D name: 预处理时定义宏 name 的值为 1 -D name=def: 预处理时定义 name 为 def -U name: 预处理时去除的任何 name 初始定义 -undef: 不预定义系统或 GCC 声明的宏, 但标准预定义的宏仍被定义 -dd: 显示源文件中定义的宏及其值到标准输出 -di: 显示预处理中包含的所有文件, 包括文件名和定义时的行号信息 -dm: 显示预处理时源文件中定义的宏及其值, 含定义时文件名和行号 -dn: 与 -dd 类似, 但只显示源文件中定义的宏, 而不显示宏值 -E: 预处理.c 文件, 将结果发给标准输出, 不进行编译汇编或链接 -I< 头文件目录 >: 指明头文件的搜索路径 -M: 打印 make 的依赖关系到标准输出 -MD: 打印 make 的依赖关系到文件 file.d,file 是编译文件的根名字 -MM: 打印 make 的依赖关系到标准输出, 但忽略系统头文件 -MMD: 打印 make 的依赖关系到文件 file.d, 其中 file 是编译的文件的根名字, 但忽略系统头文件 -P: 预处理每个文件, 并保留每个 file.c 文件预处理后的结果到 file.i ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 15 / 41

16 链接选项 -pie: 在支持的目标上生成位置无关的可执行文件 -s: 从可执行文件中去除所有符号表 -rdynamic: 添加所有符号表到动态符号表中 -static: 静态链接所需的库 -shared: 生成共享目标而不是可执行文件, 必须在编译每个目标文件时使用 -fpic 选项 -shared-libgcc: 使用共享 libgcc 库 -static-libgcc: 使用静态 libgcc 库 -u <symbol>: 确保 symbol 未定义, 强制链接一个库模块来定义它 -I< 头文件目录 >: 指明头文件的搜索路径 -l< 库文件 >: 指明所链接的库名, 如库为 libxyz.a, 可用 -lxyz 指定 -L< 库目录 >: 指明库的搜索路径 -B< 路径 >: 设置寻找可执行文件库头文件数据文件等路径 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 16 / 41

17 CPU 平台相关选项 -mtune=cpu-type: 设置优化针对的 CPU 类型, 可为 : generic core2 k8 opteron 等 -march=cpu-type: 设置指令针对的 CPU 类型, 可为 : generic core2 k8 opteron 等 -mieee-fp 和 -mno-ieee-fp: 浮点操作是否严格按照 IEEE 标准 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 17 / 41

18 约定成俗的选项 -fpic: 生成位置无关的代码以用于共享库 -fpic: 如果目标机器支持, 将生成位置无关的代码 -fopenmp: 编译 OpenMP 并行程序 -fpie 和 -fpie: 与 -fpic 和 -fpic 类似, 但生成的位置无关代码只能链接到可执行文件中 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 18 / 41

19 串行及 OpenMP 并行程序编译举例将 C 程序 yourprog.c 编译为可执行文件 yourprog: gcc o yourprog yourprog.c 将 C 程序 yourprog.c 编译为目标文件 yourprog.o: gcc c yourprog.c 将使用 lapack 库的 C 程序 yourprog.c 编译为可执行文件 yourprog: gcc o yourprog L/opt/lib llapack yourprog.c 将 C 程序 yourprog.c 静态编译为 O3 优化的可执行文件 yourprog: gcc O3 static o yourprog yourprog.c 将 C++ 程序 yourprog.cpp 编译为可执行文件 yourprog: g++ o yourprog yourprog.cpp 将 OpenMP 指令并行的 C 程序 yourprog-omp.c 编译为可执行文件 yourprog-omp: gcc o yourprog omp fopenmp yourprog.c ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 19 / 41

20 编译时出错信息格式 n e t l o g. c : In f u n c t i o n ' main ' : n e t l o g. c : 8 4 : 7 : e r r o r : ' f o r ' loop i n i t i a l d e c l a r a t i o n s a r e only a l l o w e d i n C99 mode netlog. c : 8 4 : 7 : note : use option std =c99 or std =gnu99 to compile your code 源文件名 : 函数中源文件名 : 行数 : 列数 : 错误类型 : 具体说明源文件名 : 行数 : 列数 : 注解 : 解决办法 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 20 / 41

21 .1 GNU C/C++ Fortran 编译器简介.2 GNU C/C++ 编译器用法.3 GNU Fortran 编译器用法.4 串行程序调试 :gdb.5 联系信息 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 21 / 41

22 编译命令基本格式基本格式 : 4.x.y 版本编译器 : gfortran [options] file1 [file2...] 3.x.y 版本编译器 :g77 [options] file1 [file2...] 注意 : [ ] 表示是其内部的选项可选文件名和选项区分大小写后续内容为关于 4.x.y 版本 gfortran 的,3.x.y 版本的 g77 有所不同 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 22 / 41

23 输入文件后缀与类型的关系编译器默认将按照输入文件的后缀判断文件类型, 编译时也可以用编译选项强制指定文件名解释动作 filename.a 目标库文件传给编译器 filename.f filename.for 固定格式的 Fortran 源文件被 Fortran 编译器编译 filename.ftn filename.i filename.fpp filename.fpp filename.f 固定格式的 Fortran 源文件自动被 Fortran 编译器预处理后再被编译 filename.for filename.ftn filename.f90 自由格式的 Fortran 源文件被 Fortran 编译器编译 filename.i90 filename.f90 自由格式的 Fortran 源文件自动被 Fortran 编译器预处理后再被编译 filename.s 汇编文件传递给汇编器 filename.so 库文件传递给链接器 filename.o 目标文件传递给链接器 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 23 / 41

24 输出文件的后缀与类型的关系编译器默认将输出按照文件类型与后缀相对应文件名解释生成方式 filename.o 目标文件编译时添加 -c 选项生成 filename.so 共享库文件编译时指定为共享型, 如添加 -shared, 并不含 -c filename.mod 模块文件编译含有 MODULE 声明时的源文件生成 filename.s 汇编文件编译时添加 -S 选项生成 a.out 默认生成的可执行文件编译时没有指定 -c 时生成 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 24 / 41

25 重要编译选项编译选项对运行速度编译的兼容性等有影响, 以下仅仅介绍部分重要选项, 建议仔细看看编译器手册, 多加测试, 选择适合自己程序的编译选项以提高性能 gfortran 支持所有 gcc 选项 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 25 / 41

26 控制 Fortran 语言类型的选项 -ffree-form 和 -ffixed-form: 声明源文件是自由格式还是固定格式, 默认从 Fortran 90 起的源文件为自由格式, 之前的 Fortran 77 等的源文件为固定格式 -fdefault-double-8: 设置 DOUBLE PRECISION 类型为 8 比特 -fdefault-integer-8: 设置 INTEGER 和 LOGICAL 类型为 8 比特 -fdefault-real-8: 设置 REAL 类型为 8 比特 -fno-backslash: 将反斜线 (\) 当作正常字符 ( 非转义符 ) 处理 -ffixed-line-length-<n>: 设置固定格式源代码的行宽为 n -ffree-line-length-<n>: 设置自由格式源代码的行宽为 n -fmax-identifier-length=<n>: 设置名称的最大字符长度为 n, Fortran 95 和 200x 的长度分别为 31 和 65 -fimplicit-none: 禁止变量的隐式声明, 所有变量需显式声明 -fcray-pointer: 支持 Cray 指针扩展 -fopenmp: 编译 OpenMP 并行程序 -std=<std>: 指明 Fortran 标准,std 可以为 gnu f95 f2003 legacy -M<dir> 和 -J<dir>: 指定编译时保存生成的模块文件目录 -fconvert=<conversion>: 指定对无格式 Fortran 数据文件表示方式, 其值可为 :native, 默认值 ;swap, 在输入输出时从大端 (big-endian) 到小端 (little-endian) 交换比特, 或相反 ;big-endian, 用大端方式读写 ; little-endian, 用小端方式读写 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 26 / 41

27 一般选项 -c: 仅编译成目标文件 (.o 文件 ), 并不进行链接 -o file: 指定生成的文件名 -v: 详细模式, 显示在每个命令执行前显示其命令行 -###: 显示编译器汇编器链接器的调用信息但并不进行实际编译, 在脚本中可以用于捕获驱动器生成的命令行 --help: 显示帮助信息 --target-help: 显示目标平台的帮助信息 --version: 显示编译器版本信息 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 27 / 41

28 警告选项 -fsyntax-only: 仅仅检查代码的语法错误, 并不进行其余操作 -w: 编译时不显示任何警告, 只显示错误 -Wfatal-errors: 遇到第一个错误就停止, 而不尝试继续运行 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 28 / 41

29 调试选项 -g: 包含调试信息 -ggdb: 包含利用 gbd 调试时所需要的信息 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 29 / 41

30 优化选项 -O[level]: 设置优化级别优化级别 level 可以设置为 s ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 30 / 41

31 预处理选项 -C: 保留预处理的 C 源文件中的注释 -D name: 在预处理中定义宏 name 的值为 1 -D name=def: 在预处理中定义 name 为 def -U name: 去除预处理中的任何 name 初始定义 -undef: 不预定义系统或 GCC 声明的宏, 但标准预定义的宏仍被定义 -dd: 显示源文件中定义的宏及其值到标准输出 -di: 显示预处理中包含的所有文件, 包括文件名和定义时的行号 -dm: 显示预处理时源文件中定义的宏及值, 含定义时文件名和行号 -dn: 与 -dd 类似, 但只显示源文件中定义的宏, 而不显示宏值 -E: 预处理各文件, 将结果发给标准输出, 不进行编译汇编或链接 -I< 头文件目录 >: 指明头文件的搜索路径 -M: 打印 make 的依赖关系到标准输出 -MD: 打印 make 的依赖关系到文件 file.d,file 是编译文件的根名字 -MM: 打印 make 的依赖关系到标准输出, 但忽略系统包含 -MMD: 打印 make 的依赖关系到文件 file.d, 其中 file 是编译的文件的根名字, 但忽略系统头文件 -P: 预处理每个文件, 并保留每个 file.c 文件预处理后的结果到 file.i ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 31 / 41

32 链接选项 -pie: 在支持的目标上生成位置无关的可执行文件 -s: 从可执行文件中去除所有符号表 -rdynamic: 添加所有符号表到动态符号表中 -static: 静态链接所需的库 -shared: 生成共享目标而不是可执行文件, 必须在编译每个目标文件时使用 -fpic 选项 -shared-libgcc: 使用共享 libgcc 库 -static-libgcc: 使用静态 libgcc 库 -u <symbol>: 确保符号 symbol 未定义, 强制连接一个库模块来定义它 -I< 头文件目录 >: 指明头文件的搜索路径 -l< 库文件 >: 指明所需链接的库名, 如库为 libxyz.a, 则可用 -lxyz 指定 -L< 库目录 >: 指明库的搜索路径 -B< 路径 >: 设置寻找可执行文件库头文件数据文件等路径 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 32 / 41

33 平台相关选项 -mtune=cpu-type: 设置优化针对的 CPU 类型, 可为 : generic core2 k8 opteron 等 -march=cpu-type: 设置指令针对的 CPU 类型, 可为 : generic core2 k8 opteron 等 -mieee-fp 和 -mno-ieee-fp: 浮点操作是否严格按照 IEEE 标准 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 33 / 41

34 约定成俗的选项 -fno-automatic: 将每个程序单元的本地变量和数组声明具有 SAVE 属性 -ff2c: 与 g77 和 f2c 生成的代码兼容 -fno-underscoring: 不在名字后添加 _ 注意:gfortran 默认行为与 g77 和 f2c 不兼容, 为了兼容需要加 -ff2c 选项除非使用者了解与现有系统环境的集成, 否则不建议使用 -fno-underscoring 选项 -funderscoring: 对外部名字没有 _ 的加 _, 以与一些 Fortran 编译器兼容 -fsecond-underscore: 默认 gfortran 对外部名称添加一个 _, 如果使用此选项, 那么将添加两个 _ 此选项当使用-fno-underscoring 选项时无效此选项当使用 -ff2c 时默认启用 -fpic: 生成位置无关的代码以用于共享库 -fpic: 如果目标机器支持, 将生成位置无关的代码 -fpie 和 -fpie: 与 -fpic 和 -fpic 类似, 但生成的位置无关代码只能链接到可执行文件中 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 34 / 41

35 串行及 OpenMP 并行程序编译举例将 Fortran 77 程序 yourprog.for 编译为可执行文件 yourprog: gfortran o yourprog yourprog.for 将 Fortran 90 程序 yourprog.f90 编译为可执行文件 yourprog: gfortran o yourprog yourprog.f90 将使用 lapack 库的 Fortran 90 程序 yourprog.f90 编译为可执行文件 yourprog: gfortran o yourprog L/opt/lib llapack yourprog.f90 将 Fortran 90 程序 yourprog.f90 编译为目标文件 yourprog.o: gfortran c yourprog.f90 将 Fortran 90 程序 yourprog.f90 静态编译为 O3 优化的可执行文件 yourprog: gfortran O3 static o yourprog yourprog.f90 将 OpenMP 指令并行的 Fortran 90 程序 yourprog-omp.f90 编译为可执行文件 yourprog-omp: gfortran o yourprog omp fopenmp yourprog.f90 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 35 / 41

36 编译时出错信息格式 NOlihm. f90 : : n2nd =0; npr=0 1 Error : Symbol ' npr ' a t ( 1 ) has no IMPLICIT type 源文件名 : 行数 : 列数 : 源文件,1 指示出错位置错误类型 : 具体说明 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 36 / 41

37 .1 GNU C/C++ Fortran 编译器简介.2 GNU C/C++ 编译器用法.3 GNU Fortran 编译器用法.4 串行程序调试 :gdb.5 联系信息 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 37 / 41

38 GNU 程序调试器 gdb 简介 GNU 调试器 gdb 可用于调试 C/C++ Fortran 等语言编写的程序, 程序编译时需要添加 -g 编译选项基本启动方式 : gdb [ help] [ nx] [ q] [ batch] [ cd=dir] [ f] [ b bps] [ tty=dev] [ s symfile] [ e prog] [ se prog] [ c core] [ x cmds] [ d dir] [prog [core procid]] gdb [options] args prog [arguments] 注意 : 程序本身含有参数时, 前面需要用 --args 指定, 否则不起作用 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 38 / 41

39 gdb 启动参数 -b bps: 指定远程调试时的线速, 波特率或者比特 / 每秒 -batch: 以批处理模式运行 -x FILE( 和.gdbinit) 中的命令, 退出值为 0 时表示成功运行指定的所有命令, 否则表示有错误发生 -c FILE, -core=file: 指定使用 core 文件 -cd=directory: 以 directory 目录为其工作目录 -e FILE, -exec=file: 指定使用的可执行文件 -h, -help: 显示帮助信息 -se=file: 从文件 file 中读取符号表, 并当可执行文件使用 -q, -quiet: 安静模式, 启动时不显示版权等信息 -tty=device: 以设备 device 做为标准输入输出设备 --args: 将可执行文件名后面的参数传递给此可执行文件 -tui: 以带有专门源代码显示窗口的模式运行 -write: 支持写入可执行和 core 文件 -x FILE, -command=file: 指定启动 gbd 后执行的操作命令 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 39 / 41

40 进入 gdb 后的操作进入 gdb 后的命令非常多, 这里仅仅解释几个主要的, 详细的请进入 gdb 后利用 help 命令查看, 里面的信息以及命令比 man gdb 多得多 break [file:]function: 设置 [file 中的 ] 名字为 function 的函数断点 run [arglist]:[ 以 arglist 参数列表 ] 启动程序 bt: 显示程序的堆栈 stack print expr: 打印表达式的值 c: 继续运行因为断点等终止的程序 next: 执行程序中的下一行语句, 如此行是函数, 将执行完此函数 edit [file:]function: 编辑当前停止行的代码 list [file:]function: 打印当前停止行附近的代码 step: 执行行程序中的下一行语句, 如此行是函数将进入函数内 help [name]: 显示 [GDB name 命令或 ] 一般 GDB 信息 quit: 退出 GDB ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 40 / 41

41 .1 GNU C/C++ Fortran 编译器简介.2 GNU C/C++ 编译器用法.3 GNU Fortran 编译器用法.4 串行程序调试 :gdb.5 联系信息 ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 41 / 41

42 联系信息李会民 : 办公室 : 科大东区新科研楼 A 座网络信息中心二楼 205 室办公电话 : 电子信箱 :hmli@ustc.edu.cn 个人主页 : 中国科大超算平台 : ( 中国科大超算中心 ) Intel 编译器的使用 2011 年 10 月 42 / 41

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GNU C/C++ Fortran编译器 GNU C/C++ Fortran 编译器的使用河南师范大学高性能计算中心 2015-12-5 ( 河南师大高性能计算中心 ) GNU 编译器的使用 2015-12-5 1 / 41 1 GNU C/C++ Fortran 编译器简介 2 GNU C/C++ 编译器用法 3 GNU Fortran 编译器用法 4 串行程序调试 :gdb 5 联系信息 ( 河南师大高性能计算中心 ) GNU 编译器的使用