我正在为嵌入式系统构建代码，并试图节省尽可能多的二进制空间。
该代码用于解析协议(protocol)(MQTT表示其值(value))，其中有许多数据包类型，并且它们都是不同的，但是共享一些共同的部分。
目前，为了简化代码编写，我使用了以下模式:
template <PacketType type>
struct ControlPacket
{
FixedHeader<type> type;
VariableHeader<type> header;
Properties<type> props;
... and so on...
};
// Specialize for each type
template <>
struct FixedHeader<CONNECT>
{
uint8_t typeAndFlags;
PacketType getType() const { return static_cast<PacketType>(typeAndFlags >> 4); }
uint8 getFlags() const { return 0; }
bool parseType(const uint8_t * buffer, int len)
{
if (len < 1) return false;
typeAndFlags = buffer[0];
return true;
}
...
};
template <>
struct FixedHeader<PUBLISH>
{
uint8_t typeAndFlags;
PacketType getType() const { return static_cast<PacketType>(typeAndFlags >> 4); }
uint8 getFlags() const { return typeAndFlags & 0xF; }
bool parseType(const uint8_t * buffer, int len)
{
if (len < 1) return false;
typeAndFlags = buffer[0];
if (typeAndFlags & 0x1) return false; // Example of per packet specific check to perform
return true;
}
...
};
... For all packet types ...
这是可行的，我现在正尝试减少所有这些模板特化的二进制影响(否则代码几乎重复了16次)
因此，我想到了这个范例:
// Store the most common implementation in a base class
struct FixedHeaderBase
{
uint8_t typeAndFlags;
virtual PacketType getType() { return static_cast<PacketType(typeAndFlags >> 4); }
virtual uint8 getFlags() { return 0; } // Most common code here
virtual bool parseType(const uint8_t * buffer, int len)
{
if (len < 1) return false;
typeAndFlags = buffer[0];
return true;
}
virtual ~FixedHeaderBase() {}
};
// So that most class ends up empty
template <>
struct FixedHeader<CONNECT> final : public FixedHeaderBase
{
};
// And specialize only the specific classes
template <>
struct FixedHeader<PUBLISH> final : public FixedHeaderBase
{
uint8 getFlags() const { return typeAndFlags & 0xF; }
bool parseType(const uint8_t * buffer, int len)
{
if (!FixedHeaderBase::parseType(buffer, len)) return false;
if (typeAndFlags & 0x1) return false; // Example of per packet specific check to perform
return true;
}
};
// Most of the code is shared here
struct ControlPacketBase
{
FixedHeaderBase & type;
...etc ...
virtual bool parsePacket(const uint8_t * packet, int packetLen)
{
if (!type.parseType(packet, packetLen)) return false;
...etc ...
}
ControlPacketBase(FixedHeaderBase & type, etc...) : type(type) {}
virtual ~ControlPacketBase() {}
};
// This is only there to tell which specific version to use for the generic code
template <PacketType type>
struct ControlPacket final : public ControlPacketBase
{
FixedHeader<type> type;
VariableHeader<type> header;
Properties<type> props;
... and so on...
ControlPacket() : ControlPacketBase(type, header, props, etc...) {}
};
这工作得很好，并且可以节省很多使用的二进制代码空间。顺便说一句，我在这里使用
final以便编译器可以进行虚拟化，并且我在没有RTTI的情况下进行编译(显然也使用-Os和其自己部分中的每个函数进行了垃圾回收)。但是，当我检查符号表的大小时，我发现析构函数上有很多重复项(所有模板实例都实现了一个明显相同(二进制大小相同)或为空的析构函数)。
通常，我知道
ControlPacket<CONNECT>需要调用~FixedHeader<CONNECT>()，并且ControlPacket<PUBLISH>需要在销毁时调用~FixedHeader<PUBLISH>()。但是，由于所有析构函数都是虚拟的，是否有一种方法可以使
ControlPacket的特化避免它们的析构函数，而是使用ControlPacketBase虚拟地对其进行析构，因此我不会得到16个无用的析构函数，而只能得到一个？
最佳答案
值得指出的是，这与称为“相同的COMDAT折叠”或ICF的优化有关。这是一个链接器功能，其中相同的功能(即空功能)全部合并为一个。
并非每个链接程序都支持此功能，也不是每个链接程序都愿意这样做(因为该语言表示不同的功能需要不同的地址)，但是您的工具链可以具有此功能。这将是快速和容易的。
我将假设您的问题已通过toy example重现:
#include <iostream>
#include <memory>
#include <variant>
extern unsigned nondet();
struct Base {
virtual const char* what() const = 0;
virtual ~Base() = default;
};
struct A final : Base {
const char* what() const override {
return "a";
}
};
struct B final : Base {
const char* what() const override {
return "b";
}
};
std::unique_ptr<Base> parse(unsigned v) {
if (v == 0) {
return std::make_unique<A>();
} else if (v == 1) {
return std::make_unique<B>();
} else {
__builtin_unreachable();
}
}
const char* what(const Base& b) {
return b.what(); // virtual dispatch
}
const char* what(const std::unique_ptr<Base>& b) {
return what(*b);
}
int main() {
unsigned v = nondet();
auto packet = parse(v);
std::cout << what(packet) << std::endl;
}
反汇编显示
A::~A和B::~B都具有(多个)列表，即使它们为空且相同。这是= default和final。如果删除
virtual，那么这些虚假的定义就消失了，我们达到了目标-但是现在，当unique_ptr删除对象时，我们将调用未定义的行为。我们有三种选择，可以在保持良好定义的行为的同时保持析构函数为非虚拟，其中两种是有用的，而另一种则没有。
没用:第一个选择是使用
shared_ptr。之所以可行，是因为shared_ptr实际上对它的deleteer函数进行类型擦除(请参阅this question)，因此它绝不会通过基址进行删除。换句话说，当您为源自shared_ptr<T>(u)的某些u制作T时，shared_ptr直接存储指向U::~U的函数指针。但是，这种类型的擦除只是简单地重新引入了问题，并生成了更多的空虚拟析构函数。请参阅modified toy example进行比较。我提到这一点是出于完整性考虑，以防您碰巧已经将它们放到了shared_ptr中。
有用:替代方法是避免使用虚拟调度进行生命周期管理，而使用
variant。进行这样的总括式声明并不是很恰当，但是通常，您可以实现较小的代码，甚至可以通过标签分发实现某些加速，因为避免指定vtable和动态分配。这需要对代码进行最大的更改，因为代表包的对象必须以不同的方式进行交互(不再是is-a关系):
#include <iostream>
#include <boost/variant.hpp>
extern unsigned nondet();
struct Base {
~Base() = default;
};
struct A final : Base {
const char* what() const {
return "a";
}
};
struct B final : Base {
const char* what() const {
return "b";
}
};
typedef boost::variant<A, B> packet_t;
packet_t parse(unsigned v) {
if (v == 0) {
return A();
} else if (v == 1) {
return B();
} else {
__builtin_unreachable();
}
}
const char* what(const packet_t& p) {
return boost::apply_visitor([](const auto& v){
return v.what();
}, p);
}
int main() {
unsigned v = nondet();
auto packet = parse(v);
std::cout << what(packet) << std::endl;
}
我使用Boost.Variant是因为它产生the smallest code。令人讨厌的是，
std::variant坚持要生成一些次要的但存在的vtables来实现自身-我觉得这有点违背了这个目的，尽管即使使用了可变的vtables，代码总体上仍然小得多。我想指出现代优化编译器的一个不错的结果。注意
what的最终实现:what(boost::variant<A, B> const&):
mov eax, DWORD PTR [rdi]
cdq
cmp eax, edx
mov edx, OFFSET FLAT:.LC1
mov eax, OFFSET FLAT:.LC0
cmove rax, rdx
ret
编译器了解变体中封闭的选项集，lambda鸭式打字证明每个选项确实具有
...::what成员函数，因此，它实际上只是根据变体值选择要返回的字符串文字。使用变体的权衡是，您必须具有一组封闭的选项，并且您不再具有强制存在某些功能的虚拟接口(interface)。作为返回，您可以获得较小的代码，并且编译器通常可以看到分派(dispatch)的“墙”。
但是，如果我们为每个“期望的”成员函数定义这些简单的访问者帮助程序函数，则它将充当接口(interface)检查器-此外，您已经获得了帮助程序类模板以保持一致。
最后，作为上述内容的扩展:您始终可以在基类中维护一些虚函数。如果您可以接受vtable的价格，那么这可以提供两全其美的选择:
#include <iostream>
#include <boost/variant.hpp>
extern unsigned nondet();
struct Base {
virtual const char* what() const = 0;
~Base() = default;
};
struct A final : Base {
const char* what() const override {
return "a";
}
};
struct B final : Base {
const char* what() const override {
return "b";
}
};
typedef boost::variant<A, B> packet_t;
packet_t parse(unsigned v) {
if (v == 0) {
return A();
} else if (v == 1) {
return B();
} else {
__builtin_unreachable();
}
}
const Base& to_base(const packet_t& p) {
return *boost::apply_visitor([](const auto& v){
return static_cast<const Base*>(&v);
}, p);
}
const char* what(const Base& b) {
return b.what(); // virtual dispatch
}
const char* what(const packet_t& p) {
return what(to_base(p));
}
int main() {
unsigned v = nondet();
auto packet = parse(v);
std::cout << what(packet) << std::endl;
}
This produces fairly compact code。
我们这里有一个虚拟基类(但是不需要虚拟析构函数，因为它不是必需的)，还有一个
to_base函数，它可以采用一个变体并为您返回通用基接口(interface)。 (在像您这样的层次结构中，每种基础都可以有多个。)在通用基础上，您可以自由执行虚拟调度。有时，这更易于管理，并且根据工作负载而更快，并且额外的自由只花费了一些vtable。在此示例中，我实现了
what，首先将其转换为基类，然后对what成员函数执行虚拟分派(dispatch)。再次，我想在
to_base中指出一次访问的定义:to_base(boost::variant<A, B> const&):
lea rax, [rdi+8]
ret
编译器了解封闭类的集合，它们都是从
Base继承的，因此根本不必检查任何变体类型标记。在上面，我使用了Boost.Variant。并非每个人都可以或不想使用Boost，但答案的原理仍然适用:存储对象并跟踪整数中存储的对象类型。当需要做某事时，偷看整数并跳转到代码中的正确位置。
实现变体是一个完全不同的问题。 :)
关于c++ - 优化析构函数的大小，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/60745170/