gcc

GCC

目的

エージェントが GCC の呼び出し方法を理解できるよう、フラグの選択、ビルドモード、警告の切り分け、PGO、LTO、一般的なエラーパターンを案内します。プロジェクトでは GNU Make、CMake、またはシェルスクリプトを使用しているものとします。

トリガー

• 「リリースビルドにはどのフラグを使えばよいですか？」
• 「GCC で理解できない警告やエラーが表示されます」
• 「GCC で LTO / PGO を有効にするにはどうすればよいですか？」
• 「-fsanitize を使ってコンパイルするにはどうすればよいですか？」
• 「バイナリが大きすぎる／遅すぎます」
• 未定義参照エラー、ABI の不一致、シンボルの欠落

ワークフロー

1. ビルドモードを選択する

目的	推奨フラグ
デバッグ	-g -O0 -Wall -Wextra
デバッグ＋デバッグ可能な最適化	-g -Og -Wall -Wextra
リリース	-O2 -DNDEBUG -Wall
リリース（最大パフォーマンス、ネイティブ環境のみ）	-O3 -march=native -DNDEBUG
リリース（サイズ最小化）	-Os -DNDEBUG
サニタイザー（開発用）	-g -O1 -fsanitize=address,undefined

-std=c11 / -std=c++17（または必要な標準）を必ず明示的に指定してください。暗黙のデフォルトに頼らないでください。

2. 警告への対応

まず -Wall -Wextra を指定します。標準への準拠をより厳密にするには -Wpedantic を追加します。CI ですべての警告をエラーとして扱うには、-Werror を指定します。

特定の警告を抑制する場合は、狭い範囲に限定してください。

#pragma GCC diagnostic push
#pragma GCC diagnostic ignored "-Wunused-parameter"
// ...
#pragma GCC diagnostic pop

サードパーティーのヘッダーに対する最後の手段として使う場合を除き、-w（すべての警告を抑制）を指定しないでください。

3. デバッグ情報

• -g — DWARF デバッグ情報。デフォルトのレベルは 2 です
• -g3 — マクロ定義を含めます（GDB の macro expand と併用すると便利です）
• -ggdb — GDB に最適化された DWARF 拡張機能です
• -gsplit-dwarf — .dwo ファイルを分割して生成します。リンク時間を短縮でき、debuginfod に必要です

GDB で最適化されたコードを読みやすくする必要がある場合は、-g と -O0 ではなく -Og を組み合わせてください。

4. 最適化の判断フロー

Need max throughput on a fixed machine?
  yes -> -O3 -march=native -flto
  no  -> profiling available?
           yes -> -O2 -fprofile-use
           no  -> -O2
Size-constrained (embedded, shared lib)?
  yes -> -Os  (or -Oz with clang)

-O3 と -O2 の違い：-O3 は、積極的なループ変換（-funswitch-loops、-fpeel-loops、-floop-interchange）と、より積極的なインライン展開を追加します。-O3 はベンチマークの後にのみ使用してください。i-cache の圧迫により、性能が低下することがあります。

-Ofast は -ffast-math を有効にし、IEEE 754 のセマンティクス（NaN の処理、結合則）を損ないます。数値計算の領域で明示的に許容されている場合を除き、使用しないでください。

5. リンク時最適化（LTO）

# Compile
gcc -O2 -flto -c foo.c -o foo.o
gcc -O2 -flto -c bar.c -o bar.o
# Link (must pass -flto again)
gcc -O2 -flto foo.o bar.o -o prog

LTO オブジェクトを静的ライブラリにアーカイブする場合は、ar / ranlib の代わりに gcc-ar / gcc-ranlib を使用してください。

並列 LTO には、-flto=auto（make 形式のジョブサーバーを使用）または -flto=N を指定します。

すべてのフラグについては references/flags.md を参照してください。リンカー側の LTO 設定については skills/binaries/linkers-lto を参照してください。

6. プロファイルに基づく最適化（PGO）

# Step 1: instrument
gcc -O2 -fprofile-generate prog.c -o prog_inst
# Step 2: run with representative workload
./prog_inst < workload.input
# Step 3: optimise with profile
gcc -O2 -fprofile-use -fprofile-correction prog.c -o prog

-fprofile-correction は、マルチスレッド実行によって生じたプロファイルデータの不整合に対処します。

7. プリプロセッサと標準

• マクロ展開を確認する：gcc -E file.c | less
• 事前定義マクロを出力する：gcc -dM -E - < /dev/null
• 標準を厳密に適用する：-std=c11 -pedantic-errors
• GNU 拡張を無効にする：-std=c11（-std=gnu11 ではありません）

8. よくあるエラーの切り分け

症状	考えられる原因	対処方法
undefined reference to 'foo'	-lfoo の指定漏れ、またはリンク順の誤り	-lfoo を追加し、オブジェクトファイルの後に -l フラグを移動します
multiple definition of 'x'	ヘッダー内で変数を宣言だけでなく定義している	ヘッダーには extern を追加し、1 つの .c ファイルで定義します
implicit declaration of function	#include の不足	ヘッダーを追加します
warning: incompatible pointer types	キャストの誤り、またはプロトタイプの不足	型を修正し、ヘッダーを確認します
C++ の ABI エラー	-std= の混在、または libstdc++ の違い	すべての TU で -std= を統一します
relocation truncated	32 ビット相対リロケーションのオーバーフロー	-mcmodel=large を使用するか、コードを再構成します

サニタイザーのレポートについては、skills/runtimes/sanitizers を参照してください。

9. 便利なワンライナー

# Show all flags enabled at -O2
gcc -Q --help=optimizers -O2 | grep enabled

# Preprocess only (check includes/macros)
gcc -E -dD src.c -o src.i

# Assembly output (Intel syntax)
gcc -S -masm=intel -O2 foo.c -o foo.s

# Show include search path
gcc -v -E - < /dev/null 2>&1 | grep -A20 '#include <...>'

# Check if a flag is supported
gcc -Q --help=target | grep march

フラグの一覧については、references/flags.md を参照してください。 よくあるエラーパターンと例については、references/examples.md を参照してください。

関連スキル

• -fsanitize=* ビルドを追加するには、skills/runtimes/sanitizers を使用します
• clang/LLVM に切り替えるには、skills/compilers/clang を使用します
• 高度な LTO リンカーフラグには、skills/binaries/linkers-lto を使用します
• GCC でビルドしたバイナリをデバッグするには、skills/debuggers/gdb を使用します