c++ - 有没有办法强制 C++ 编译器不优化静态库中的特定静态对象？

Question

(如果找不到通用的解决方案，只需要为 gcc 5.4 工作)

我有一个通用工厂，用于根据某些键(例如表示类名的字符串)构造对象。工厂必须允许注册在构造时可能不知道的类(因此我不能简单地显式注册类列表)。

作为注册这些键及其相关构造函数的方法，我有另一个“RegisterInFactory”(模板化)类。在每个类的源文件中，我在对应于该类的匿名 namespace 中构造一个对象。这样，一旦构建了全局对象，每个类就会自动注册到工厂。除了执行此初始注册任务之外，这些对象永远不会被使用或引用。

然而，当代码被编译成一个静态库，当那个库被链接到一个可执行文件时，这些静态对象永远不会被构造，所以这些类不会注册到工厂，工厂也不能创建任何东西.

我知道 -Wl,--whole-archive -lfoo 标志，它确实包括这些全局对象。但它也引入了很多“多重定义”错误。我知道还有另一个标志可以关闭多重定义错误，但如果没有这些错误，我感觉不舒服。我知道 -u symbolName 可以关闭这些多重定义错误中的特定符号名称(至少我认为它是这样做的)。但是，这些冗余函数实在太多了(主要来自 protobuf 类)。

有没有办法告诉编译器不要优化那些对象，而只优化那些对象，这样我就可以避免多重定义问题？是否有另一种我可以遵循的符合约束条件的模式？ (特别是我不知道在编译时哪些类可以注册到工厂。)

简化示例代码:工厂.h:

template<Base>
class Factory{
  ...
  template<Derived>
  class RegisterInFactory{
    RegisterInFactory(){
      instance().regInFactory(derivedConstructorFunctional);
    }
  };
};

在 Derived.cpp 中:

namespace{ BaseFactory::RegisterInFactory<Derived> registerMe{"Derived"}; }

最后的说明:我在某种程度上很幸运，没有链接器标志，它们仍然被包括在内，但似乎发生的唯一方法是派生类“足够”复杂。或者如果我直接在链接的可执行文件中使用 Derived 类。我真的无法说出它为什么有效。

Answer 1

该问题与优化无关。而是链接器如何链接来自静态库的符号。

However, when the code is compiled into a static library, when that library is linked into an executable, these static objects never get constructed, so the classes don't register to the factory, and the factory can't create anything.

发生这种情况是因为没有其他内容引用该注册变量。因此，链接器不会从存档中提取符号的定义。

要告诉 Unix 链接器保留该注册变量，即使没有其他引用它，使用 -Wl,--undefined=<symbol>链接到该静态库时的编译器开关:

-u symbol

--undefined=symbol

Force symbol to be entered in the output file as an undefined symbol. Doing this may, for example, trigger linking of additional modules from standard libraries. -u may be repeated with different option arguments to enter additional undefined symbols.

如果该注册变量具有“C”链接，则 <symbol>是变量名。

对于 C++ 链接，您将需要使用 nm --defined-only <object-file> 查找损坏的名称.您可能还需要将该变量放入命名空间中，以便它具有外部链接。

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例子:

[max@supernova:~/src/test] $ cat mylib.cc
#include <cstdio>

namespace mylib {

struct Register
{
    Register() { std::printf("%s\n", __PRETTY_FUNCTION__); }
};

Register register_me;

}

[max@supernova:~/src/test] $ cat test.cc
#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello, world!\n";
}

[max@supernova:~/src/test] $ make
mkdir /home/max/src/test/debug
g++ -c -o /home/max/src/test/debug/test.o -MD -MP -std=gnu++14 -march=native -pthread -W{all,extra,error,inline} -ggdb -fmessage-length=0 -Og test.cc
g++ -c -o /home/max/src/test/debug/mylib.o -MD -MP -std=gnu++14 -march=native -pthread -W{all,extra,error,inline} -ggdb -fmessage-length=0 -Og mylib.cc
ar rcsT /home/max/src/test/debug/libmylib.a /home/max/src/test/debug/mylib.o
g++ -o /home/max/src/test/debug/test -ggdb -pthread /home/max/src/test/debug/test.o /home/max/src/test/debug/libmylib.a

[max@supernova:~/src/test] $ ./debug/test 
Hello, world! <-------- Missing output from mylib::register_me.

[max@supernova:~/src/test] $ nm --defined-only -C debug/mylib.o
0000000000000044 t _GLOBAL__sub_I__ZN5mylib11register_meE
0000000000000000 t __static_initialization_and_destruction_0(int, int)
0000000000000000 B mylib::register_me                        <-------- Need a mangled name for this.
0000000000000000 r mylib::Register::Register()::__PRETTY_FUNCTION__

[max@supernova:~/src/test] $ nm --defined-only debug/mylib.o
0000000000000044 t _GLOBAL__sub_I__ZN5mylib11register_meE
0000000000000000 t _Z41__static_initialization_and_destruction_0ii
0000000000000000 B _ZN5mylib11register_meE                   <-------- The mangled name for that.
0000000000000000 r _ZZN5mylib8RegisterC4EvE19__PRETTY_FUNCTION__

# Added -Wl,--undefined=_ZN5mylib11register_meE to Makefile.
[max@supernova:~/src/test] $ make 
g++ -o /home/max/src/test/debug/test -ggdb -pthread -Wl,--undefined=_ZN5mylib11register_meE /home/max/src/test/debug/test.o /home/max/src/test/debug/libmylib.a

[max@supernova:~/src/test] $ ./debug/test 
mylib::Register::Register() <-------- Output from mylib::register_me as expected.
Hello, world!