G++ 为未使用的模板特化生成代码？

Question

在我正在处理的项目的一些序列化代码中，我有一个类型，其大小取决于编译器。为了解决这个问题，我决定使用模板专业化，效果很好。一切都在编译时解决。代码看起来有点像这样（不是真正的代码，只是一个例子）：

template <int size>
void
special_function()
{
     std::cout << "Called without specialization: " << size << std::endl;
}

template <>
void
special_function<4>()
{
     std::cout << "dword" << std::endl;
}

template <>
void
special_function<8>()
{
     std::cout << "qword" << std::endl;
}

int
main()
{
     special_function<sizeof(int)>();
     return 0;
}

在我的 32 位系统上，按预期执行上述程序输出 dword。但是这样做而不只是if (sizeof(int) == 4) { ... } else if ... 这样做的全部意义在于，我希望编译器只会为适当的函数生成代码。由于special_function<4> 是该程序中唯一调用的一个，我希望它是编译器生成的唯一一个（在本例中为 gcc 4.1.2，在 x86 Linux 上）。

但这不是观察到的行为。

虽然它确实有效，但每个模板特化的代码都会生成，尽管从未使用过。但是，不会生成通用定义。

我应该提一下，这是一步编译，而不是编译成中间目标文件，然后是链接。在这种情况下，将死代码删除推迟到链接阶段似乎很自然，而且我知道链接器并不总是非常擅长这一点。

有人知道发生了什么吗？我在这里缺少模板专业化的微妙之处吗？天知道 C++ 的细节是魔鬼。

编辑：既然已经提到，这种行为发生在 -O3 和 -Os 上。

EDIT2：下面的 Rob 建议将函数放在匿名命名空间中。这样做并使用任何级别的优化进行编译确实会删除死代码，这很好。但我很好奇，所以我尝试对以下程序做同样的事情：

namespace {
void foo() { std::cout << "Foo!" << std::endl; }
void bar() { std::cout << "Bar!" << std::endl; }
}

int
main()
{
       foo();
       return 0;
}

这里的想法是看看 Rob 的解决方案是否真的与模板专业化有关。事实证明，上述启用优化编译的代码从可执行文件中删除了未使用的bar() 定义。所以看起来虽然他的回答解决了我的直接问题，但它并没有解释为什么根本没有使用的模板特化被编译。

有没有人知道标准中的相关 sn-p 可以解释这一点？我一直认为模板只是在使用时生成的，但对于完全专业化来说可能并非如此......

Answer 1

您示例中的模板特化是具有外部链接的函数。编译器无法知道它们不会被另一个翻译单元调用。

在我的 g++ 4.7.2 Ubuntu 系统上，将模板放入匿名命名空间并使用 -O3 编译可防止生成未使用的函数。

同样，声明函数模板static 也有预期的效果。

Answer 2

这是一个特殊的问题。我调查了一下，这个问题与模板专业化无关。我猜 g++ 默认情况下不会删除未使用的符号。如果您以后想将输出链接到另一个程序，这很有意义。

但是，您可以使用命令行选项去除未使用的符号。有关详细信息，请参阅此帖子：

How to remove unused C/C++ symbols with GCC and ld?

也可以看这里

Using GCC to find unreachable functions ("dead code")

这里

Dead code detection in legacy C/C++ project

为了试一试，我将代码修改如下：

#include <iostream>

void junk_function() {
    std::cout<<"test" << std::endl;    
}

template <int size>
void special_function()
{
     std::cout << "Called without specialization: " << size << std::endl;
}

template <>
void special_function<4>()
{
     std::cout << "dword" << std::endl;
}

template <>
void special_function<8>()
{
     std::cout << "qword" << std::endl;
}

int main()
{
     special_function<sizeof(int)>();
     return 0;
}

然后将此代码存储到 sp.cpp。首先，

g++ -Os sp.cpp -o sp
nm sp

得到了这个（注意，为了便于阅读，我删除了一堆符号）：

0804879a T _Z13junk_functionv
080487b8 T _Z16special_functionILi4EEvv
080487f5 T _Z16special_functionILi8EEvv

似乎有两个未使用的符号。我也试过-O1、-O2、-O3，都一样。

下一步：

g++ -Os -fdata-sections -ffunction-sections sp.cpp -o sp -Wl,--gc-sections
nm sp

得到了这个：

0804875a T _Z16special_functionILi4EEvv

就是这样。所以看起来你只需要传递正确的参数来告诉 g++ 去除未使用的符号。在 mac 上，我猜他们有 -dead_strip 选项，但我不知道为什么它在 g++ 中不起作用（即使它在手册页中提到。诚然，我没有深入研究这个，所以可能有是我错过的精美印刷品）。

我认为 Visual C++ 的链接器在您链接时默认剥离，但我没有测试。也许其他人可以插话。