c++ - LTO 优化负面影响并找到最佳解决方案

Question

我有带闪存的 MCU(像往常一样)。链接器将 .struct_init、.struct_init_const、.struct_not_init 部分放置到属于闪存部分 20 的地址。它在链接器脚本中被硬编码。

考虑以下测试代码:测试.h

typedef struct
{
    int val1;
    int val2;
} mystruct_t;

测试.cpp

#include "test.h"

// each variable is placed in dedicated section
// sections are placed in flash section20
// linker exports symbols with address of eaach section
__attribute__((section(".struct_init")))
mystruct_t struct_init = {
    .val1 = 1,.val2 = 2};

__attribute__((section(".struct_init_const")))
extern const mystruct_t struct_init_const = {
    .val1 = 1, .val2 = 2};

__attribute__((section(".struct_not_init")))
mystruct_t struct_not_init;

主要.cpp

#include <stdint.h>

// This symbols exported by linker
// contains addresses of corresponding sections
extern uintptr_t LNK_STRUCT_INIT_ADDR;
extern uintptr_t LNK_STRUCT_INIT_CONST_ADDR;
extern uintptr_t LNK_STRUCT_NOT_INIT_ADDR;

// Pointers for indirect access to data
mystruct_t* struct_init_ptr = (mystruct_t*)LNK_STRUCT_INIT_ADDR;
const mystruct_t* struct_init_const_ptr = (const mystruct_t*)LNK_STRUCT_INIT_CONST_ADDR;
mystruct_t* struct_not_init_ptr = (mystruct_t*)LNK_STRUCT_NOT_INIT_ADDR;

// Extern variables declarations for DIRECT access data
extern mystruct_t struct_init;
extern const mystruct_t struct_init_const;
extern mystruct_t struct_not_init;

// This is some variables representing config values
// They can be more complex objects(classes) with internal state and logic..
int param1_direct;
int param1_init_const_direct;
int param1_not_init_direct;

int param1_indirect;
int param2_init_const_indirect;
int param1_not_init_indirect;

int main(void)
{
    // local variables init with direct access
    int param1_direct_local = struct_init.val1;
    int param1_init_const_direct_local = struct_init_const.val1;
    int param1_not_init_direct_local = struct_not_init.val1;

    // local variables init with indirect access
    int param1_indirect_local = struct_init_ptr->val1;
    int param2_init_const_indirect_local = struct_init_const_ptr->val1;
    int param1_not_init_indirect_local = struct_not_init_ptr->val1;

    //global variables init direct
    param1_direct = struct_init.val1;
    param1_init_const_direct = struct_init_const.val1;
    param1_not_init_direct = struct_not_init.val1;
    //global variables init indirect
    param1_indirect = struct_init_ptr->val1;
    param2_init_const_indirect = struct_init_const_ptr->val1;
    param1_not_init_indirect = struct_not_init_ptr->val1;

    while(1){
        // use all variables we init above
        // usage of variables may also occure in some functions or methods
        // directly or indirectly called from this loop
    }
}

我想确保 param1_ 变量的初始化会导致从闪存中获取数据。因为flash section20中的数据可以使用bootloader来改变(在主固件没有运行的那一刻)。

问题是:LTO(和其他优化)是否可以丢弃从闪存中获取的数据并仅替换已知值，因为由于初始化，它们在链接时是已知的。什么方法更好？如果 LTO 可以替换值——那么应该避免初始化吗？我知道 volatile 可以提供帮助，但在这种情况下真的需要它吗？

代码示例展示了访问和初始化数据的不同方法。not_init 版本似乎是最好的，因为编译器不能替代任何东西。但是有一些默认参数是个好主意，所以如果可以使用，我更喜欢 init 版本。

应该选择什么方法？

目前我使用的是 GCC 4.9.3，但这是关于任何 C/C++ 编译器的普遍问题。

Answer 1

C 和 C++ 都具有 extern 变量，它允许您定义常量而不立即放弃它们的值:

// .h
extern int const param1;
extern char const* const param2;
// ...

通常，您会在(单个)源文件中定义它们，这会将它们隐藏起来，远离此源文件中不的任何内容。当然，这不是 LTO 弹性，但如果您可以禁用 LTO，这是一个非常简单的策略。

如果禁用 LTO 不是一个选项，另一种解决方案是不定义它们，让 LTO 生成一个二进制文件，然后使用脚本将生成的二进制文件中的定义拼接在正确的部分(可以闪存的部分) .

在 LTO 时间不可用的值，您保证不会被替换。

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至于您提供的解决方案，虽然 volatile 确实是一个符合标准的解决方案，但它意味着该值不是常量，这会阻止在运行时对其进行缓存。这是否可以接受由您自己决定，请注意它可能会对性能产生影响，而当您使用 LTO 时，我推测您希望避免这种情况。