c++ - 避免多态类中的虚表

Question

根据 this page , Microsoft 的扩展属性 __declspec(novtable) “阻止编译器生成代码来初始化类的构造函数和析构函数中的 vfptr……使用这种形式的 __declspec 可以显着减少代码大小。”

我使用 Visual Studio 2013 update 4、发布配置、x64 编译了以下代码，并获得了后面显示的汇编代码。

struct __declspec(novtable) textEmpty
{
    virtual void fs() = 0;
};

struct textEmpty2
{
    virtual void fs() = 0;
};

struct Y : textEmpty
{
    void fs() override;
};

void Y::fs()
{
    wcout << sizeof( * this ) << endl;
}

struct Y2 : textEmpty2
{
    void fs() override;
};

void Y2::fs()
{
    wcout << sizeof( * this ) << endl;
}

int main()
{
    Y * d_ = new Y;
    Y2 * d_2 = new Y2;
    d_->fs();
    d_2->fs();
    return 0;
}

    Y * d_ = new Y;
mov         ecx,8
call        operator new (07FF7AEED1090h)
test        rax,rax
je          main+26h (07FF7AEEA2A66h)
lea         rdx,[Y::`vftable' (07FF7AEF189B0h)]
mov         qword ptr [rax],rdx
    Y2 * d_2 = new Y2;
mov         ecx,8
call        operator new (07FF7AEED1090h)
lea         rcx,[Y2::`vftable' (07FF7AEF189C0h)]
test        rax,rax
cmove       rcx,qword ptr [rax]
mov         qword ptr [rax],rcx

问题 1。我计算了两个构造函数中相同数量的指令。鉴于 Microsoft 关于 __declspec(novtable) 减少代码大小的声明，我是否遗漏了什么？

问题 2。在汇编代码Y2 * d_2 = new Y2;中，第三行修改了RCX，第五行也修改了RCX。第四行不使用RCX。有没有我遗漏的副作用？

---

更新 编译标志在下方，是的，/O2 已设置。另外，我尝试禁用语言扩展并启用它。结果是一样的。

/GS /GL /W3 /Gy /Zc:wchar_t /Zi /Gm- /O2 /sdl /Fd"x64\Release\vc120.pdb" /fp:precise /D "WIN32" /D "NDEBUG" /D "_CONSOLE" /D "_LIB" /D "_UNICODE" /D "UNICODE" /errorReport:prompt /WX- /Zc:forScope /Gd /Oi /MT /Fa"x64\Release\" /EHsc /nologo /Za /Fo"x64\Release\"

Answer 1

好问题。我会试一试...

问题 #1:

__declspec(novtable) 确实减少了代码大小，但仅限于具有该属性的类，如文档所指定:

In many cases, this removes the only references to the vtable that are associated with the class and, thus, the linker will remove it. Using this form of __declspec can result in a significant reduction in code size.

这意味着您不会在子类中看到这种效果。我已将您的代码修改为:

struct __declspec(novtable) textEmpty {
    virtual void fs() {};
};
struct textEmpty2 {
    virtual void fs() {};
};
struct Y : textEmpty {
    void fs() override;
};
void Y::fs() {
    wcout << sizeof(*this) << endl;
}
struct Y2 : textEmpty2 {
    void fs() override;
};
void Y2::fs()     {
    wcout << sizeof(*this) << endl;
}
int main() {
    textEmpty* e = new textEmpty;
    textEmpty2* e2 = new textEmpty2;
    Y * d_ = new Y;
    Y2 * d_2 = new Y2;
    d_->fs();
    d_2->fs();
    return 0;
}

汇编语言输出为:

    textEmpty* e = new textEmpty;
000000013FFB12BA  mov         ecx,8  
000000013FFB12BF  call        qword ptr [__imp_operator new (013FFB3178h)]  
    textEmpty2* e2 = new textEmpty2;
000000013FFB12C5  mov         ecx,8  
000000013FFB12CA  call        qword ptr [__imp_operator new (013FFB3178h)]  
000000013FFB12D0  test        rax,rax  
000000013FFB12D3  je          main+2Fh (013FFB12DFh)  
000000013FFB12D5  lea         rcx,[textEmpty2::`vftable' (013FFB3348h)]  
000000013FFB12DC  mov         qword ptr [rax],rcx  
    Y * d_ = new Y;
000000013FFB12DF  mov         ecx,8  
000000013FFB12E4  call        qword ptr [__imp_operator new (013FFB3178h)]  
000000013FFB12EA  mov         rdi,rax  
000000013FFB12ED  test        rax,rax  
000000013FFB12F0  je          main+4Eh (013FFB12FEh)  
000000013FFB12F2  lea         rax,[Y::`vftable' (013FFB32F0h)]  
000000013FFB12F9  mov         qword ptr [rdi],rax  
000000013FFB12FC  jmp         main+50h (013FFB1300h)  
000000013FFB12FE  xor         edi,edi  
    Y2 * d_2 = new Y2;
000000013FFB1300  mov         ecx,8  
000000013FFB1305  call        qword ptr [__imp_operator new (013FFB3178h)]  
000000013FFB130B  mov         rbx,rax  
000000013FFB130E  test        rax,rax  
000000013FFB1311  je          main+6Fh (013FFB131Fh)  
000000013FFB1313  lea         rax,[Y2::`vftable' (013FFB3300h)]  
000000013FFB131A  mov         qword ptr [rbx],rax  
000000013FFB131D  jmp         main+71h (013FFB1321h)  
000000013FFB131F  xor         ebx,ebx  

现在有意义吗？当在带有 novtable 的类上调用 new 时，即 textEmpty，编译器不会生成 vftable 指针初始化代码。另一方面，其他三个不具有novtable属性的类的new语句生成vftable指针初始化代码。

问题 #2:

出于某种原因，我的编译器输出了一些不同的东西。这是我的旗帜:

/GS /GL /W3 /Gy /Zc:wchar_t /Zi /Gm- /O2 /Fd"x64\Release\vc120.pdb" /fp:precise /D "WIN32" /D "NDEBUG" /D "_CONSOLE" /D "_LIB" /D "_UNICODE" /D "UNICODE" /errorReport:prompt /WX- /Zc:forScope /Gd /Oi /MD /Fa"x64\Release\" /EHsc /nologo /Fo"x64\Release\" /Fp"x64\Release\sotestaaa.pch"

我的输出不像你的输出那样有测试和 cmove 行:

test        rax,rax
cmove       rcx,qword ptr [rax]

但这些行基本上转化为

 if (rax == 0) mov rcx, [rax]

如果你问我这真的很愚蠢。如果 rax == 0(即 new 返回 0)，这些行将导致空指针异常。如果 rax 不为 0，则代码不执行任何操作。

同样，我的编译器 VS 2013 (12.0.21005.1 REL) 不会生成该代码。

另请注意，我的输出是合理的。当有 novtable 时，它​​只是做一个新的，没有别的。当 novtable 不存在时，它会做一个新的。如果 new 的结果不为空，则它将 vftable 的地址设置为正确的内存位置(由 new 返回)。

另请注意，由于在 c++ 代码中，我们在 new 之后立即对 d 和 d_2 调用 fs()，因此编译器足够聪明，可以将指向 d 和 d_2 的指针保存到临时寄存器中以备后用:

保存d:

  mov         rdi,rax

保存 d_2:

  mov         rbx,rax