riscv linker relaxations 是什么

什么是linker relaxations

由于链接时携带一些符号地址信息，可以执行一些编译时难以或者不大可能实现的优化。Linker Relaxtion 与传统编译时期的优化是不一样的，此优化发生在链接时。通常情况下，在链接时，改变代码的执行序列是有风险的，因为语义信息此时会丢失，链接器看到也仅是字节流信息。

gp，global pointer，全局指针寄存器，RISC-V 32个寄存器之一，为了优化±2KB内全局变量的访问。
全局变量是在程序启动时就已经被分配好的变量，它们通常存储在静态数据区中，其内存地址在编译时就已经确定。全局指针GP通常指向静态数据区的起始地址，用于访问和管理全局变量。
gp寄存器在启动代码中加载为__global_pointer$的地址，并且之后不能被改变。

linker时使用__global_pointer$来比较全局变量的地址，如果在范围内，就替换掉lui或puipc指令的 absolute/pc-relative寻址，变为gp-relative寻址，使得代码效率更高。该过程被称为linker relaxation(链接器松弛)，也可以使用-Wl,--no-relax来关闭此功能。

如：需要读取全局变量 tao_global的值，地址位0x20000100，gp指针地址为0x20000800；

普通调用方式为：

lui a5,0x20000   /* 将0x20000100高20位0x20000 左移12位赋给a5寄存器 */
lw  a5,256(a5)   /* 加载a5+256（0x100，0x20000100低12位）的值至a5寄存器 */

gp指针优化调用方式：

lw a5,-1792(gp) /* 加载gp-1792地址处的值至a5，即0x20000100处的值*/

通过gp指针，访问其值±2KB，即4KB范围内的全局变量，可以节约一条指令。

其他

编译器linker relaxations 默认是开启的。通过 -mrelax或者-mno-relax来开启和关闭此功能

Ref

https://www.cnblogs.com/wahahahehehe/p/15140813.html
https://www.sifive.com/blog/all-aboard-part-3-linker-relaxation-in-riscv-toolchain
https://www.indes.com/embedded/en/news/2020/12/450_Code_size__Closing_the_gap_between_RISC-V_and_Arm_for_embedded_applications/