避免多态中的虚拟表类

Question

根据this page，微软的扩展属性__declspec(novtable)"stops the compiler from generating code to initialize the vfptr in the constructor(s) and destructor of the class … Using this form of __declspec can result in a significant reduction in code size."

我用 Visual Studio 2013 update 4, release configuration, x64 编译了下面的代码，我得到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 RCX，第五行也是如此。第四行不使用RCX。我缺少副作用吗？

UPDATE 编译标志如下，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，但仅针对具有该属性的 class，如文档所述：

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 child class 中看到此效果。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？当使用 novtable（即 textEmpty）在 class 上调用 new 时，编译器不会生成 vftable 指针初始化代码。另一方面，其他三个 class 没有 novtable 属性的新语句生成 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"

我的输出没有像你的输出那样的 test 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 returns 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）。

还要注意，因为在 c++ 代码中，我们在 new 之后立即对 d 和 d_2 调用 fs()，编译器足够聪明，可以将指向 d 和 d_2 的指针保存到稍后使用的临时寄存器：

节省天数：

  mov         rdi,rax

节省 d_2:

  mov         rbx,rax

避免多态中的虚拟表类

Avoiding virtual tables in polymorphic classes

c++

polymorphism

visual-studio

避免多态中的虚拟表 类

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