g++：合并模板成员函数实例

Question

有没有办法让模板类的相同成员函数合并到最终的二进制文件中？我有一个可能支持特定功能的类，并且依赖于它，可能需要在成员函数内部执行一些额外的步骤：

template <uint32_t features>
class Driver {
   static bool set (uint32_t value) {
      /* do something required for every feature */
      if (features & Feature::A)
         /* do special things if Feature::A */
      /* do something required for every feature */
      if (features & Feature::B || features & Feature::C)
         /* do something special for either Feature::B or Feature::C */
      return true;
   }
   /* more, similar methods */
};

稍后在代码中，我将根据实际可用功能使用Driver<Feature::A>::set 或Driver<Feature::A | Feature::B>::set 之类的调用。到目前为止，所有这些都运行良好，只有使用 g++-5.4.0 -std=c++11 -O3 编译的发出代码不会合并相同的方法，我想如何使用它。在这个类中有多个函数，其中有主要的公共部分，确实会增加最终二进制文件的大小。虽然对公共部分使用私有函数会减少大小的开销，但我认为阅读起来并不友好：

template <uint32_t features>
class Driver {
    static void _set_common_0 (value) {
        /* do something required for every feature */
    }
    static bool set (uin32_t value) {
        _set_common_0 (value);
        if (features & Feature::A)
            _set_special_0 (value);
        _set_common_1 (value);
        if (features & Feature::B || features & Feature::C)
            _set_special_1 (value);
        return true;
   }
};

这也会带来问题，如果在其中一个特殊部分中存在“提前退出”路径，以前可以通过简单的return 完成，现在会以某种方式从子功能升级，引入进一步检查取决于那些子函数的返回值...

我想要的是，编译器为Driver<Feature::B>::set 和Driver<Feature::C>::set 发出（使用时）符号，但让它们指向相同的代码位置，因为它们在代码上是相同的。知道我该怎么做吗？ （最好继续使用 c++11 并且不需要来自较新标准的功能）

编辑：为了澄清，我想知道为什么gcc 没有组合相同的指令序列（此处由模板实例生成）。据我了解，-ftree-tail-merge 至少应该替换那些跳转到相同实现/代码序列的那些（例如Driver<Feature::B>::set 和Driver<Feature::C>::set）。

Answer 1

从您发布的代码中，我很清楚您在滥用模板。正确的方法是定义Driver的部分特化：

template <uint32_t features>
class Driver; // There may be some default implementation, but it is not necessary

// Specialize for feature A only
template <>
class Driver<Feature::A> {
   bool set (uint32_t value) {
      /* do special things for Feature::A */
      /* do something required for every feature */
      return true;
   }
};

// Specialize for feature B only
template <>
class Driver<Feature::B> {
   bool set (uint32_t value) {
      /* do special things for Feature::B */
      /* do something required for every feature */
      return true;
   }
};

// Specialize for features A and B
template <>
class Driver<Feature::A | Feature::B> {
   bool set (uint32_t value) {
      /* do special things for Feature::A */
      /* do special things for Feature::B */
      /* do something required for every feature */
      return true;
   }
};

模板方法的好处是您不会因为检查某些功能是否启用而产生运行时开销。当然，如果有很多特征，就会有大量的特征组合；因此输出二进制文件的膨胀。这就是为什么我建议摆脱类模板并使用运行时函数参数的原因；例如，将特征传递给构造函数：

class Driver {
private:
   uint32_t features_;

public:
   Driver(uint32_t features) : features_(features) {}
   bool set (uint32_t value) {
      /* do something required for every feature */
      if (features_ & Feature::A)
         /* do special things if Feature::A */
      /* do something required for every feature */
      if (features & Feature::B || features & Feature::C)
         /* do something special for either Feature::B or Feature::C */
      return true;
   }
};