GCC 插件基础设施

介绍

GCC 插件是为编译器提供额外功能的可加载模块¹。它们对于运行时插装和静态分析非常有用。 我们可以在编译过程中通过回调²，GIMPLE³，IPA⁴ 和 RTL Passes⁵ （译者注：Pass 是编译器所采用的一种结构化技术，用于完成编译对象，如 IR，的分析、优化或转换等功能）来分析、修改和添加更多的代码。

内核的 GCC 插件基础设施支持构建树外模块、交叉编译和在单独的目录中构建。插件源文件必须由 C++ 编译器编译。

目前 GCC 插件基础设施只支持一些架构。选择 “select HAVE_GCC_PLUGINS” 来查找支持 GCC 插件的架构。

这个基础设施是从 grsecurity⁶ 和 PaX⁷ 移植过来的。

目的

GCC 插件的设计目的是提供一个场所，用于试验 GCC 或 Clang 上游没有的潜在编译器功能。 一旦它们的实用性得到验证，目标就是将这些功能添加到 GCC（和 Clang）的上游，然后在所有支持的 GCC 版本都支持这些功能后，再将它们从内核中移除。

具体来说，新插件应该只实现上游编译器（GCC 和 Clang）不支持的功能。

当 Clang 中存在而 GCC 中不存在某项功能时，应努力将该功能上传到上游 GCC（而不仅仅是作为内核专用的 GCC 插件），以使整个生态都能从中受益。

类似的，如果 GCC 插件提供的功能在 Clang 中不存在，但该功能被证明是有用的，也应努力将该功能上传到 GCC。

在上游 GCC 提供了某项功能后，该插件将无法在相应的 GCC 版本（以及更高版本）下编译。一旦所有内核支持的 GCC 版本都提供了该功能，该插件将从内核中移除。

文档

$(src)/scripts/gcc-plugins

这是 GCC 插件的目录。

$(src)/scripts/gcc-plugins/gcc-common.h

这是 GCC 插件的兼容性头文件。 应始终包含它，而不是单独的 GCC 头文件。

$(src)/scripts/gcc-plugins/gcc-generate-gimple-pass.h, $(src)/scripts/gcc-plugins/gcc-generate-ipa-pass.h, $(src)/scripts/gcc-plugins/gcc-generate-simple_ipa-pass.h, $(src)/scripts/gcc-plugins/gcc-generate-rtl-pass.h

这些头文件可以自动生成 GIMPLE、SIMPLE_IPA、IPA 和 RTL passes 的注册结构。 与手动创建结构相比，它们更受欢迎。

用法

你必须为你的 GCC 版本安装 GCC 插件头文件，以在 Ubuntu 上的 gcc-10 为例：

apt-get install gcc-10-plugin-dev

或者在 Fedora 上:

dnf install gcc-plugin-devel libmpc-devel

或者在 Fedora 上使用包含插件的交叉编译器时：

dnf install libmpc-devel

在内核配置中启用 GCC 插件基础设施和一些你想使用的插件：

CONFIG_GCC_PLUGINS=y
CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY=y
...

运行 gcc（本地或交叉编译器），确保能够检测到插件头文件：

gcc -print-file-name=plugin
CROSS_COMPILE=arm-linux-gnu- ${CROSS_COMPILE}gcc -print-file-name=plugin

“plugin” 这个词意味着它们没有被检测到：

plugin

完整的路径则表示已经检测到了它(们)：

/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/12/plugin

编译包括插件在内的最小工具集：

make scripts

或者直接在内核中运行 make，使用循环复杂性 GCC 插件编译整个内核。

4. 如何添加新的 GCC 插件

GCC 插件位于 scripts/gcc-plugins/。你需要将插件源文件放在 scripts/gcc-plugins/ 目录下。创建子目录并不支持，你必须添加在 scripts/gcc-plugins/Makefile、scripts/Makefile.gcc-plugins 和相关的 Kconfig 文件中。