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我启用了编译器和链接器优化，希望从我的 ARM32 可执行文件中删除所有未使用的代码/数据。从我的映射文件中，我可以看到确实丢弃了未使用的代码部分，因此优化标志大部分都在工作，除了未使用类的静态成员函数/变量。任何关于如何摆脱这种情况的想法都将不胜感激，因为这在资源受限的嵌入式平台上加起来相当多！

这是一个使用 g++ 7.5 编译的 MVCE。在 Ubuntu 18.04 上

#include <string>

#include <iostream>
#include <string.h>

class unusedClass {
public:
  unusedClass() {};
  ~unusedClass() {};
  static std::string className;

  void initArray(void) {
    memset(a, 0, sizeof(a));
  }

  void printArray(void) {
    for (auto& i:a) {
      std::cout<< i << std::endl;
    }
  }

  static void printClassName(void) {
    std::cout << "This is a static member function of the class \"UNUSED CLASS\""<< std::endl;
  }

private:
  int a[1000];
};

std::string unusedClass::className = "unusedClass";

int main() {
  std::cout << "Running the Clean-up Dead Code Test" << std::endl;
  return 0;
}

使用优化标志编译以删除未使用的代码

g++ -Os -flto test.cpp

检查静态成员变量是否被编译成可执行文件

readelf -a --wide a.out | awk '$4 == "OBJECT" { print }'

29: 0000000000201140    32 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   24 _ZN11unusedClass9classNameB5cxx11E
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2 回答 2

3

正如 StoryTeller 指针所指出的，_ZN11unusedClass9classNameB5cxx11E不是成员函数，而是成员变量static std::string className。

static成员变量不能仅仅被优化掉，因为它们可以在多个翻译单元中访问。必须对它们进行编译，以便链接器知道何时在不同的地方使用了相同的静态变量。

使用constexpr

如果您希望函数和变量不被编译到可执行文件中，那么使用constexpr instead of static通常会导致这种结果。在您的示例中，类名在编译时是已知的，因此constexpr无论如何 using 将是更惯用的解决方案。

constexpr隐含inline函数，隐含变量的“内联性”。由于constexpr变量的值在编译时都是已知的，因此无需将它们存储在编译后的二进制文件中。这就是为什么编译器会在未使用时优化它们，即使在-O0. 这是一个工作示例，其中未编译变量：https ://godbolt.org/z/bqsuTA

注意：您只能const char *在 constexpr 上下文中使用，而不是std::string.

编辑：如果您使用 astatic const char*代替，它也不会被优化。只会constexpr导致预期的结果：https ://godbolt.org/z/DYNk2G

使用匿名namespace

请参见以下示例：

namespace {
struct unused1 {;
  static const int x;
};
}

struct unused2 {;
  static const int x;
};

const int unused1::x = 1;
const int unused2::x = 2;

.long 2在二进制文件中总是可以找到这两个变量，即使在-O3.

unused2::x:
        .long   2

将类放入匿名命名空间类似于对static函数使用修饰符，并且无需编译这些未使用的常量。

警告：如果你把这个类放到匿名命名空间中，不同的翻译单元将不再使用同一个static变量，而是他们自己的副本！

于 2020-05-24T05:45:12.947 回答
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这真的很奇怪！我简化了您的代码示例并添加了一些变量和函数，以查看观察结果是否普遍有效。

uc.h：

#include <string>

extern std::string mymystring1;
extern std::string mymystring2;

extern int mymyx1;
extern int mymyx2;

int mymyf1();
int mymyf

uc.cpp：

#include <string>

std::string mymystring1 ="This is a very simple test what happens if fdata sections did not work!";
std::string mymystring2 ="This variable should be used";

int mymyx1 = 11111; // unused
int mymyx2 = 22222;

int mymyf1() { return 1; } // unused
int mymyf2() { return 2; }

主.cpp：

#include "uc.h"
int main() {
  std::cout << mymystring1 << std::endl;
  std::cout << mymyx1 << std::endl;
  std::cout << mymyf1() << std::endl;
  return 0;
}

即使我将 uc.cpp 作为库进行编译和链接，我也会在我的代码中链接到未使用的字符串对象。

 63: 00000000004041c0    32 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   24 _Z11mymystring1B5cxx11
 78: 00000000004041a0    32 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   24 _Z11mymystring2B5cxx11
 90: 0000000000404070     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   23 mymyx1

查看 uc.o 文件objdump -h uc.o 

11 .data.mymyx2  00000004  0000000000000000  0000000000000000  000001d0  2**2
              CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
12 .data.mymyx1  00000004  0000000000000000  0000000000000000  000001d4  2**2
              CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
13 .bss._Z11mymystring2B5cxx11 00000020  0000000000000000  0000000000000000  000001e0  2**5
              ALLOC
14 .bss._Z11mymystring1B5cxx11 00000020  0000000000000000  0000000000000000  000001e0  2**5
              ALLOC

我们看到 mymyx1 和 mymyx2 的数据位于不同的数据部分中。字符串数据生成 bss 部分？数据在哪里？

OK，我们来看一下：objdump -s go

.rodata 部分的内容：

402000 62617369 635f7374 72696e67 3a3a5f4d  basic_string::_M
402010 5f636f6e 73747275 6374206e 756c6c20  _construct null 
402020 6e6f7420 76616c69 64005468 69732069  not valid.This i
402030 73206120 76657279 2073696d 706c6520  s a very simple 
402040 74657374 20776861 74206861 7070656e  test what happen
402050 73206966 20666461 74612073 65637469  s if fdata secti
402060 6f6e7320 64696420 6e6f7420 776f726b  ons did not work
402070 21005468 69732076 61726961 626c6520  !.This variable 
402080 73686f75 6c642062 65207573 656400    should be used.

如果我将第二个字符串移动到另一个文件，它将被删除！

.rodata 部分的内容：

402000 54686973 20697320 61207665 72792073  This is a very s
402010 696d706c 65207465 73742077 68617420  imple test what 
402020 68617070 656e7320 69662066 64617461  happens if fdata
402030 20736563 74696f6e 73206469 64206e6f   sections did no
402040 7420776f 726b2100                    t work!.

对我来说，这只是一个编译器/链接器错误！

来自 J.Schulke 的回答：

静态成员变量不能仅仅被优化掉，因为它们可以在多个翻译单元中访问。必须对它们进行编译，以便链接器知道何时在不同的地方使用了相同的静态变量。

它们必须被编译，但如果它们从未被访问过，它们可以在链接阶段被删除。如上面的代码所示，如​​果不使用函数和整数变量，则会删除它们，但std::string如果它们与使用的数据位于同一文件中，则不会删除 vars。如果我们将每个 std::string 变量移动到单独的文件中并通过静态库链接，它们就会被移出。如果我们有，这也应该发生-fdata-sections，但在这里不工作！为什么？我不知道。

于 2020-05-24T10:57:56.223 回答