2

当今的许多 C++ 代码往往在最大程度上是模板加载的。它们是库：STL、Boost.Spirit、Boost.MPL 等等。他们鼓励用户以 form 声明功能对象 struct S { /* presence of non-virtual member functions and operators, but absense of non-static data members or non-empty base classes */ }; S const s{};。它们中的大多数是无状态的（即static_assert(std::is_empty< S >{});持有）。对于那些使用 ODR 的那些，无论data文件的空部分增长 1 个字节（sizeof(S) == 1对于空类型S，因为随后分配的对象的所有地址都应该不同）。即使在 Boost.Spirit 的简单语法中，也有很多这样的 ODR 使用的空类。但是为他们保留空间是绝对没有意义的。

我尝试使用以下代码（ ）clang对coliru-Ofast进行测试：

#include <utility>
#include <type_traits>

#include <cstdlib>
#include <cassert>

template< std::size_t index >
struct S {};

namespace
{

template< std::size_t index >
S< index > value = {};

}

template< typename lhs, typename rhs >
std::ptrdiff_t
diff(lhs & l, rhs & r)
{
    return (static_cast< char * >(static_cast< void * >(&r)) - static_cast< char * >(static_cast< void * >(&l)));
}

template< std::size_t base, std::size_t ...indices >
std::ptrdiff_t
bss_check(std::index_sequence< indices... >)
{
    return (diff(value< (base + indices) >, value< (base + indices + 1) >) + ...); 
}

template< std::size_t size, std::size_t base >
bool
enumerate()
{
    return (bss_check< base >(std::make_index_sequence< size >{}) + 1 == size);
}

template< std::size_t size, std::size_t ...bases >
bool
expand(std::index_sequence< bases... >)
{
    return (enumerate< size, (bases * size) >() && ...);
}

template< std::size_t size = 100, std::size_t count = size >
bool
check()
{
    return expand< size >(std::make_index_sequence< count >{});
}

int
main()
{
    static_assert(std::is_empty< S< 0 > >{});
    assert((check< DIM >()));
    return EXIT_SUCCESS;
}

并得到结果（size实用程序的输出DIM == 100，即 100 * 100 个类）：

   text    data     bss     dec     hex filename
 112724   10612       4  123340   1e1cc ./a.out

如果我将签名更改为diff(lhs & l, rhs & r)以diff(lhs l, rhs r)禁止使用 ODR，则结果为：

  text     data     bss     dec     hex filename
  69140     608       8   69756   1107c ./a.out

几乎等于（data仅感兴趣的部分）assert((check< DIM >()));行的简单注释的情况（部分的大部分text是可预测的 DCE 优化出来的）：

   text    data     bss     dec     hex filename
   1451     600       8    2059     80b ./a.out

因此，我得出结论，对于 ODR 使用的空类没有优化。

对于显式指定的模板参数，可以使用简单的类型过滤器：

template< typename type >
using ref_or_value = std::conditional_t< std::is_empty< std::decay_t< type > >{}, std::decay_t< type >, type && >;

但是在我看来，推导的模板类型没有简单的解决方法。

现代编译器中是否隐含上述优化？如果是，如何启用它？如果没有，目前是否有一种技术可以实现所需的行为？

我知道有时对象的地址会咕哝很多，但在上述情况下并非如此。

我认为变量或类型的属性（例如[[immaterial]]）会很方便。也许这样的属性（用于类）应该拒绝获取属性类实例地址的可能性（编译时硬错误）或地址运算符&应该返回无意义的值（实现定义）。

4

1 回答 1

1

C++17 将添加内联变量来帮助解决其中的一些问题，如N4424中所述。它还解释了一些解决方法。对于全局函数对象，您可以像这样定义它们：

// Sum function object
struct sum_f
{
    template<class T, class U>
    auto operator()(T x, U y) const
    {
        return x+y;
    }  
};

template<class T>
struct static_const_storage
{
    static constexpr T value = T();
};

template<class T>
constexpr T static_const_storage<T>::value;


template<class T>
constexpr const T& static_const()
{
    return static_const_storage<T>::value;
}

static constexpr auto& sum = static_const<sum_f>();

这使得sum函数对象在翻译单元中是唯一的，从而避免了膨胀和 ODR 违规。但是，这种变通方法实际上不适用于模板变量，最好避免使用它们（如果您担心可执行文件膨胀），直到我们在 C++17 中获得内联变量。

于 2015-09-29T22:05:04.357 回答