Gcc 用g++-march=x86-64是否在32位操作系统上运行？

我想我混淆了x86-64/i686体系结构和32位/64位操作系统

如果我在32位操作系统（例如Ubuntu 14.04）上使用

g++

构建应用程序，那么

-m64

不是有效选项，我无法构建64位二进制文件。但是，

g++

并不抱怨使用

-march=x86-64

。（硬件是核心i7。）

然后，如果我构建在64位操作系统（例如Ubuntu 20.04）上，我可以在

-m32

和

-m64

之间切换，构建32位或64位二进制文件

所以，我的理解是

-m32

和

-m64

指示可以在哪些操作系统上使用二进制文件。（包括64位操作系统上使用的32位二进制文件以及相应的库）

和

-march

定义将用于代码生成的指令集，而不管它将在哪个操作系统上运行

所以我的主要问题是

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鉴于我可以使用

-m32-march=x86-64

在32位操作系统上构建和运行二进制文件，这是否意味着x86-64指令可以在32位操作系统上使用？

不，64位指令不能在32位操作系统下使用（甚至在64位内核下的32位用户空间中使用），这不是

-march=x86-64

的意思

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-march=x86-64

意味着目标CPU支持x86-64保证的ISA扩展基线集：SSE2、P6功能，如CMOV、CPUID、RDTSC等。但如果没有

-m64

，代码仍将在32位模式下工作

（对于x86-64的目标ISA，它们本身并不是“扩展”。但我们仍然通常说x86-64意味着SSE和SSE2，因为这是一种对在XMM寄存器上运行的指令进行分类的简便方法。如果我们将x86-64本身视为x86的扩展，这是有意义的。）

因此

-march=x86-64

与

-march=k8

或

-march=nocona

非常相似（特定于早期的x86-64 CPU）。与这些选项一样，它对

-m32

完全有效，并不意味着生成64位代码。 GCC仍然知道（从

-m32

）它的目标是32位模式（受保护或兼容模式），而不是64位长模式

由于这些模式使用不兼容的机器代码格式，因此与16位到32位的转换完全不同，您可能希望在生成16位代码时使用32位寄存器。在x86-64中，64位寄存器只能在长模式下使用，不能在兼容模式或传统模式（如受保护模式）的任何子模式下使用。看

这里的关键点是，32位进程在compat模式下（在64位内核下）所能做的事情没有在受保护模式下（在32位内核下）所不能做的。x86-64不提供32位进程利用在64位内核下运行的方式。（除了将远jmp转换为64位代码段，但大多数操作系统不支持这一点，编译器肯定不会发出代码来实现这一点。当然，使用全部4GB的地址空间，但就实际的机器代码指令而言，没有任何东西。）因此，您不希望编译器使用任何只能在64位内核下的32位模式下工作的功能。

---

TL:DR:

-m32-march=x86-64

可以解释为“通用x86-64 CPU的目标兼容/保护模式”。

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实际上，它实际上只是意味着“启用这组ISA扩展”，这个名称对GCC来说并不比

-march=foobarbaz

或

-mtune=intel

更有意义，它只是一个用于调整表和ISA扩展设置的文本字符串。不，64位指令不能在32位操作系统下使用（甚至在64位内核下的32位用户空间中），这不是

-march=x86-64

的意思

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-march=x86-64

表示目标CPU支持x86-64保证的ISA扩展基线集：SSE2、P6功能，如CMOV、CPUID、RDTSC等。但如果没有

-m64

，代码仍将在32位模式下工作

（对于x86-64的目标ISA，它们本身并不是“扩展”。但我们仍然通常说x86-64意味着SSE和SSE2，因为这是一种对在XMM寄存器上运行的指令进行分类的简便方法。如果我们将x86-64本身视为x86的扩展，这是有意义的。）

所以

-march=x86-64

与

-march=k8

或

-march=nocona

（特定早期x86-64 CPU）非常相似。就像这些选项一样，它对

-m32

完全有效，并不意味着生成64位代码。 GCC仍然知道（从

-m32

）它的目标是32位模式（受保护或兼容模式），而不是64位长模式

由于这些模式使用不兼容的机器代码格式，因此与16位到32位的转换完全不同，在转换16位代码时，您可能希望编译器使用32位寄存器。在x86-64中，64位寄存器只能在长模式下使用，而不能在兼容模式或传统模式的任何子模式下使用（例如保护模式）。请参阅

这里的关键点是，32位进程在兼容模式下（在64位内核下）所能做的事情，在保护模式下（在32位内核下）所不能做的事情。x86-64并没有为32位进程提供一种方法来利用在64位内核下运行的优势。（除了将远jmp转换为64位代码段，但大多数操作系统不支持这一点，编译器肯定不会发出代码来实现这一点。当然，使用全部4GB的地址空间，但就实际的机器代码指令而言，没有任何东西。）因此，您不希望编译器使用任何只能在64位内核下的32位模式下工作的功能。

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TL:DR:

-m32-march=x86-64

可以解释