C++ vararg函数的内联

在使用优化设置时，我注意到一个有趣的现象：采用可变数量参数（

…

）的函数似乎从未内联。（显然，这种行为是特定于编译器的，但我已经在几个不同的系统上进行了测试。）

例如，编译以下小程序：

#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>

static inline void test(const char *format, ...)
{
  va_list ap;
  va_start(ap, format);
  vprintf(format, ap);
  va_end(ap);
}

int main()
{
  test("Hello %s\n", "world");
  return 0;
}

#包括
#包括
静态内联无效测试（常量字符*格式，…）
{
va_列表ap；
va_开始（ap，格式）；
vprintf（格式，ap）；
va_端（ap）；
}
int main（）
{
测试（“你好%s\n”，“世界”）；
返回0；
}

看起来总是会导致（可能被损坏）<代码>测试< /代码>符号出现在可执行文件中（在Mac OS和Linux上，Clang和GCC在C和C++模式下都进行了测试）。如果修改

test（）

的签名以获取传递给

printf（）

的普通字符串，那么两个编译器都会按照预期从

-O1

向上内联函数

---

我怀疑这与用来实现瓦拉格的伏都教魔法有关，但这通常是如何实现的对我来说是个谜。有谁能告诉我编译器通常如何实现vararg函数，以及为什么这似乎会阻止内联？

至少在x86-64上，var_args的传递非常复杂（由于在寄存器中传递参数）。其他体系结构可能不太复杂，但很少是琐碎的。特别是，可能需要在获取每个参数时引用堆栈帧或帧指针。这些规则可能会阻止编译器内联函数

x86-64的代码包括将所有整数参数和8个sse寄存器推送到堆栈上

这是使用Clang编译的原始代码中的函数：

test:                                   # @test
    subq    $200, %rsp
    testb   %al, %al
    je  .LBB1_2
# BB#1:                                 # %entry
    movaps  %xmm0, 48(%rsp)
    movaps  %xmm1, 64(%rsp)
    movaps  %xmm2, 80(%rsp)
    movaps  %xmm3, 96(%rsp)
    movaps  %xmm4, 112(%rsp)
    movaps  %xmm5, 128(%rsp)
    movaps  %xmm6, 144(%rsp)
    movaps  %xmm7, 160(%rsp)
.LBB1_2:                                # %entry
    movq    %r9, 40(%rsp)
    movq    %r8, 32(%rsp)
    movq    %rcx, 24(%rsp)
    movq    %rdx, 16(%rsp)
    movq    %rsi, 8(%rsp)
    leaq    (%rsp), %rax
    movq    %rax, 192(%rsp)
    leaq    208(%rsp), %rax
    movq    %rax, 184(%rsp)
    movl    $48, 180(%rsp)
    movl    $8, 176(%rsp)
    movq    stdout(%rip), %rdi
    leaq    176(%rsp), %rdx
    movl    $.L.str, %esi
    callq   vfprintf
    addq    $200, %rsp
    retq

gcc：

test.constprop.0:
    .cfi_startproc
    subq    $216, %rsp
    .cfi_def_cfa_offset 224
    testb   %al, %al
    movq    %rsi, 40(%rsp)
    movq    %rdx, 48(%rsp)
    movq    %rcx, 56(%rsp)
    movq    %r8, 64(%rsp)
    movq    %r9, 72(%rsp)
    je  .L2
    movaps  %xmm0, 80(%rsp)
    movaps  %xmm1, 96(%rsp)
    movaps  %xmm2, 112(%rsp)
    movaps  %xmm3, 128(%rsp)
    movaps  %xmm4, 144(%rsp)
    movaps  %xmm5, 160(%rsp)
    movaps  %xmm6, 176(%rsp)
    movaps  %xmm7, 192(%rsp)
.L2:
    leaq    224(%rsp), %rax
    leaq    8(%rsp), %rdx
    movl    $.LC0, %esi
    movq    stdout(%rip), %rdi
    movq    %rax, 16(%rsp)
    leaq    32(%rsp), %rax
    movl    $8, 8(%rsp)
    movl    $48, 12(%rsp)
    movq    %rax, 24(%rsp)
    call    vfprintf
    addq    $216, %rsp
    .cfi_def_cfa_offset 8
    ret
    .cfi_endproc

在针对x86的clang中，它要简单得多：

test:                                   # @test
    subl    $28, %esp
    leal    36(%esp), %eax
    movl    %eax, 24(%esp)
    movl    stdout, %ecx
    movl    %eax, 8(%esp)
    movl    %ecx, (%esp)
    movl    $.L.str, 4(%esp)
    calll   vfprintf
    addl    $28, %esp
    retl

实际上，没有什么东西可以阻止上面的任何代码被内联，所以看起来这只是编译器编写器的一个策略决定。当然，对于像

printf

这样的调用，优化调用/返回对以降低代码扩展成本是毫无意义的——毕竟printf不是一个小的短函数

（在过去的一年中，我的大部分工作都是在OpenCL环境中实现printf，因此我知道的关于格式说明符和printf的各种其他棘手部分的信息远远超过了大多数人的了解。）

---

编辑：我们使用的OpenCL编译器将内联调用var_args函数，因此有可能实现这样的功能。它不会对printf调用执行此操作，因为它会使代码膨胀很多，但默认情况下，我们的编译器会一直内联所有内容，不管它是什么。。。它确实可以工作，但是我们发现在代码中有2-3个printf副本会使它变得非常庞大（还有其他各种各样的缺点，包括由于编译器后端的一些错误算法选择，最终代码生成需要花费更长的时间），所以我们不得不添加代码来阻止编译器这样做

变量参数实现通常有以下算法：从堆栈中获取格式字符串后面的第一个地址，并在解析输入格式字符串时使用给定位置的值作为所需的数据类型。现在，使用所需数据类型的大小递增堆栈解析指针，在格式字符串中前进，并使用新位置处的值作为所需数据类型。。。等等

一些值自动转换（即：提升）为“较大”类型（这或多或少取决于实现），例如

char

或

short

被提升为

int

和

float

为

double

当然，您不需要格式字符串，但在本例中，您需要知道传入的参数的类型（例如：所有整数，或所有双精度，或前3个整数，然后是3个双精度..）

这就是简短的理论

现在，按照惯例，正如上面n.m.的评论所示，gcc不内联具有变量参数处理的函数。可能在处理变量参数时会有相当复杂的操作，这会将代码的大小增加到非最佳大小，因此不值得内联这些函数

编辑：

在使用VS2012进行快速测试之后，我似乎无法说服编译器使用变量参数内联函数。 无论项目“优化”选项卡中的标志组合如何，始终会调用

test

，并且始终存在

test

方法。事实上：

说

即使使用_forceinline，编译器也无法在所有情况下内联代码。在以下情况下，编译器无法内联函数：

• 该函数有一个变量参数列表

---

内联的要点是它减少了函数调用开销

但是对于瓦拉格人来说，一般来说收获很少。
在该函数的正文中考虑这个代码：

if (blah)
{
    printf("%d", va_arg(vl, int));
}
else
{
    printf("%s", va_arg(vl, char *));
}

---

编译器应该如何内联它？这样做需要编译器以正确的顺序推送堆栈上的所有内容，即使没有调用任何函数。唯一优化掉的是call/ret指令对（可能还有推/弹出ebp等）。内存操作无法优化，参数也无法在寄存器中传递。因此，通过内联varargs，您不太可能获得任何显著的效果。

我不希望内联varargs函数，除非是在最简单的情况下

如果varargs函数没有参数，或者没有访问它的任何参数，或者只访问变量参数之前的固定参数，则可以通过将其重写为不使用vararg的等效函数来内联