1. 基础优化等级（O0、O1、O2、O3）

Keil默认使用ARM Compiler 5（AC5）时，优化等级分为以下四级：

-O0：无优化（调试专用）

• 核心行为：关闭大部分优化，生成的代码与源代码结构高度一致，便于调试。
• 调试支持：
  • 可在任何代码行（包括“死代码”）设置断点；
  • 变量在作用域内全程可观测（除非未初始化）；
  • 函数调用栈与源代码逻辑完全对应。
• 适用场景：开发初期调试、定位逻辑错误、理解代码行为。
• 缺点：代码体积大、执行效率低。

-O1：基本优化（调试与性能平衡）

• 核心行为：仅执行不影响调试的轻量级优化（如删除未使用的内联函数、静态函数、死代码）。
• 调试支持：
  • 无法在死代码上设置断点；
  • 变量可能因寄存器重用而在作用域内不可见；
  • 无副作用的函数可能被重排或省略。
• 适用场景：功能开发阶段（需调试但希望代码更紧凑）、产品测试前的过渡阶段。
• 优点：代码体积比-O0小，调试体验仍较友好。

-O2：中等优化（性能优先，默认选项）

• 核心行为：在-O1基础上增加循环展开、函数内联、寄存器积极分配等优化，显著提升执行效率。
• 调试支持：源代码与目标代码的映射关系可能模糊，部分语句可能被优化重排，调试时断点位置或变量观测可能失效。
• 适用场景：产品功能稳定后，需提升性能但仍需少量调试的场景。
• 注意：若开启调试，需接受部分调试功能受限。

-O3：最高级优化（极致性能）

• 核心行为：包含-O2的所有优化，并增加更激进的策略（如循环展开深度加大、更频繁的函数内联、栈帧省略等），追求极致执行速度或代码体积（需结合--loop_optimization_level等参数）。
• 调试支持：几乎无法有效调试（变量值可能被完全优化、函数调用顺序打乱、断点失效）。
• 适用场景：最终发布版本（无需调试，追求性能极限）。
• 风险：可能因过度优化导致代码逻辑异常（如中断处理、硬件寄存器操作被意外重排），需严格测试。

2. ARM Compiler 6（AC6）的扩展优化等级

若使用Keil MDK-ARM v5.25+（支持AC6），还可选择以下扩展选项：

-Ofast：超激进优化

• 行为：启用-O3的所有优化，并允许违反部分C/C++语言标准（如忽略严格别名规则），进一步压榨性能。
• 风险：可能导致代码在严格标准下的兼容性问题，需谨慎使用。

-Os balanced：平衡代码大小与速度

• 行为：默认优化性能，但会尝试控制代码体积膨胀（适合资源受限的MCU）。

-Oz image size：最小代码体积优化

• 行为：优先减小代码大小（如通过函数内联策略、寄存器复用等），适合闪存空间紧张的场景。

3. 各等级对比与选择建议

*注：-O3的代码体积可能因函数内联而增大，也可能因死代码消除而减小，取决于代码结构。

4. 实际开发中的最佳实践

1. 调试阶段：使用 -O0 或 -O1，确保断点和变量观测正常。
2. 功能稳定后：切换到 -O2，平衡性能与调试便利性。
3. 最终发布：使用 -O3 或 -Oz（根据需求选择“性能优先”或“体积优先”）。
4. 特殊场景：
   • 若需极致性能且放弃标准兼容性，选 -Ofast；
   • 若MCU闪存不足，选 -Oz。

参考资料

1. Keil MDK-ARM Compiler Optimization Options（官方文档）
2. KEIL编译优化等级-O0、-O1、-O2、-O3的区别（CSDN详解）
3. ARM Compiler 6 Optimization Levels（AC6扩展选项官方说明）