性能 – 如何加快我的CMake启用C项目的编译时间？

我最近遇到了几个关于改善CMake启用C项目周转时间的具体方面的问题(如 “At what level should I distribute my build process?”或 “cmake rebuild_cache for just a subdirectory?”),我想知道是否有更一般的指导利用CMake提供的特定可能性.如果可能没有跨平台编译时优化,我主要对Visual Studio或基于GNU toochain的方法感兴趣.

我已经意识到并投资了一般推荐的区域来加速C版本：

>更改/优化/微调工具链
>优化您的代码库/软件架构(例如通过减少依赖关系并使用定义明确的子项目 – 单元测试)
>投资更好的硬件(SSD,CPU,内存)

喜欢推荐here,here或here.所以我在这个问题上的重点是第一点.

另外我知道在CMake的Wiki中可以找到的建议：

> CMake: building with all your cores
> CMake Performance Tips

前者只处理基础(并行make),后者主要处理如何加速解析CMake文件.

为了使这更具体一点,如果我从here使用MSYS / GNU的100个库获取我的CMake示例,我得到以下时间测量结果：

$cmake --version
cmake version 3.5.2
CMake suite maintained and supported by Kitware (kitware.com/cmake).

$time -p cmake -G "MSYS Makefiles" ..
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.1
...
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: [...]
real 27.03
user 0.01
sys 0.03        

$time -p make -j8
...
[100%] Built target CMakeTest
real 113.11
user 8.82
sys 33.08

所以我总共需要大约140秒,而我的目标 – 对于这个非常简单的例子 – 将会降低到标准设置/工具的10-20％.

这是我使用CMake和Visual Studio或GNU工具链得到的好结果：

>使用Ninja交换GNU make.它更快,自动使用所有可用的CPU内核并具有良好的依赖关系管理.请注意

a.)您需要正确设置CMake中的目标依赖项.如果你到达构建对另一个工件的依赖关系,它必须等到编译它们(同步点).

$time -p cmake -G "Ninja" ..
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.1
...
real 11.06
user 0.00
sys 0.00

$time -p ninja
...
[202/202] Linking CXX executable CMakeTest.exe
real 40.31
user 0.01
sys 0.01

b.)链接总是这样一个同步点.因此,您可以更多地使用CMake的Object Libraries来减少这些,但它会使您的CMake代码变得更加丑陋.

$time -p ninja
...
[102/102] Linking CXX executable CMakeTest.exe
real 27.62
user 0.00
sys 0.04

>将频繁更改或稳定的代码部分拆分为单独的CMake项目,并使用CMake的ExternalProject_Add()或 – 如果您是切换到某些库的二进制交付 – find_library().
>为您的日常工作考虑一组不同的编译器/链接器选项(但前提是您还拥有最终版本构建选项的一些测试时间/经验).

a.)跳过优化部分

b.)尝试增量链接
>如果您经常对CMake代码本身进行更改,请考虑从针对您机器架构优化的来源重建CMake. CMake正式分发的二进制文件只是对每种可能的CPU架构的一种妥协.

当我使用MinGW64 / MSYS重建CMake 3.5.2时,例如

cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE:STRING="Release"
      -DCMAKE_CXX_FLAGS:STRING="-march=native -m64 -Ofast -flto" 
      -DCMAKE_EXE_LINKER_FLAGS:STRING="-Wl,--allow-multiple-definition"
      -G "MSYS Makefiles" ..

我可以加速第一部分：

$time -p [...]/MSYS64/bin/cmake.exe -G "Ninja" ..
real 6.46
user 0.03
sys 0.01

>如果文件I / O非常慢,并且由于CMake与专用二进制输出目录一起使用,请使用RAM磁盘.如果仍使用硬盘驱动器,请考虑切换到固态硬盘.
>根据您的最终输出文件,将GNU标准链接器与Gold Linker交换.甚至比Gold Linker还要快于LLVM项目.您必须检查它是否已支持您平台上所需的功能.
>使用Clang/c2而不是Visual C编译器.对于Visual C编译器,性能建议由Visual C团队提供,请参阅https://blogs.msdn.microsoft.com/vcblog/2016/10/26/recommendations-to-speed-c-builds-in-visual-studio/
> Increadibuild可以增加编译时间.

参考

> CMake: How to setup Source, Library and CMakeLists.txt dependencies?
> Replacing ld with gold – any experience?
> Is the lld linker a drop-in replacement for ld and gold?