c++ - C++ 链接器是否会自动内联函数(没有 "inline"关键字，在 header 中没有实现)？

Question

C++ 链接器是否会自动内联“传递”函数，这些函数未在 header 中定义，也未通过 inline 关键字明确要求“内联”？

例如，以下情况经常发生，并且应该总是受益于“内联”，似乎每个编译器供应商都应该“自动”通过“通过链接器内联”(在可能的情况下):

//FILE: MyA.hpp
class MyA
{
  public:
    int foo(void) const;
};

//FILE: MyB.hpp
class MyB
{
  private:
    MyA my_a_;
  public:
    int foo(void) const;
};

//FILE: MyB.cpp
// PLEASE SAY THIS FUNCTION IS "INLINED" BY THE LINKER, EVEN THOUGH
// IT WAS NOT IMPLICITLY/EXPLICITLY REQUESTED TO BE "INLINED"?
int MyB::foo(void)
{
  return my_a_.foo();
}

我知道 MSVS 链接器将通过其链接时间代码生成 (LTGCC) 执行一些“内联”，并且 GCC 工具链还支持 链接时间优化 (LTO)(参见:Can the linker inline functions?)。

此外，我知道在某些情况下不能“内联”，例如当实现对链接器不“可用”时(例如，跨共享库边界，其中发生单独的链接)。

但是，如果将代码链接到不跨越 DLL/共享库边界的单个可执行文件，我希望编译器/链接器供应商 自动内联函数，作为一种简单而明显的优化(对性能和大小都有好处)？

我的希望是不是太天真了？

Answer 1

这是对您的示例的快速测试(使用简单地返回 42 的 MyA::foo() 实现)。所有这些测试都是针对 32 位目标的 - 使用 64 位目标可能会看到不同的结果。还值得注意的是，使用 -flto 选项 (GCC) 或 /GL 选项 (MSVC) 会导致完全优化 - 无论是 MyB::foo() 被调用，它被简单地替换为 42。

使用 GCC (MinGW 4.5.1):

gcc -g -O3 -o test.exe myb.cpp mya.cpp test.cpp

对 MyB::foo() 的调用没有被优化掉。 MyB::foo() 本身被略微优化为:

Dump of assembler code for function MyB::foo() const:
   0x00401350 <+0>:     push   %ebp
   0x00401351 <+1>:     mov    %esp,%ebp
   0x00401353 <+3>:     sub    $0x8,%esp
=> 0x00401356 <+6>:     leave
   0x00401357 <+7>:     jmp    0x401360 <MyA::foo() const>

入口序言留在原地，但立即撤消(leave 指令)，代码跳转到 MyA::foo() 以完成真正的工作。然而，这是 编译器(不是链接器)正在做的优化，因为它意识到 MyB::foo() 只是简单地返回任何 MyA::foo() 返回。我不确定为什么会留下序幕。

MSVC 16(来自 VS 2010)的处理方式略有不同:

MyB::foo() 以两次跳转结束 - 一次跳转到某种“thunk”:

0:000> u myb!MyB::foo
myb!MyB::foo:
001a1030 e9d0ffffff      jmp     myb!ILT+0(?fooMyAQBEHXZ) (001a1005)

而 thunk 只是跳转到 MyA::foo():

myb!ILT+0(?fooMyAQBEHXZ):
001a1005 e936000000      jmp     myb!MyA::foo (001a1040)

再次 - 这主要(完全？)由编译器执行，因为如果您查看链接之前生成的目标代码，MyB::foo() 被编译为一个简单的跳转到 MyA::foo().

因此，将这一切归结为 - 看起来在没有显式调用 LTO/LTCG 的情况下，今天的链接器不愿意/无法执行完全删除对 MyB::foo() 的调用的优化，即使 MyB::foo() 是一个简单的跳转到 MyA::foo()。

所以我想如果你想优化链接时间，请使用 -flto(用于 GCC)或 /GL(用于 MSVC 编译器)和 /LTCG (用于 MSVC 链接器)选项。