是否允许编译器优化私有数据成员？

Question

如果编译器可以证明一个类的（私有）成员从未被使用过，包括潜在的朋友，标准是否允许编译器从类的内存占用中删除这个成员？

不言而喻，这对于受保护或公共成员在编译时是不可能的，但在某些情况下，私有数据成员可能会构造这样的证明。

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Answer 1

理论上可能（以及未使用的公共成员），但不是我们习惯的那种编译器生态系统（针对可以链接单独编译的代码的固定 ABI）。 删除未使用的成员只能通过禁止单独库^{1 的}整个程序优化来完成。

其他编译单元可能需要就 达成一致sizeof(foo)，但.h如果它依赖于验证成员函数的行为的实现不依赖于任何私有成员，那么这将不是您可以从 a 派生的东西。

记住 C++ 只真正指定了一个程序，而不是一种做库的方法。ISO C++ 指定的语言与我们习惯的实现风格兼容（当然），但同时获取所有.cpp和.h文件并生成单个自包含不可扩展可执行文件的实现是可能的。

如果您对实现进行了足够的约束（没有固定的 ABI），那么就可以在整个程序中积极应用 as-if 规则。

脚注 1：如果编译器已经可以看到类中声明的每个成员函数的定义，我将添加“或以某种方式将大小信息导出到其他正在编译的代码”作为允许库的一种方式。但@PasserBy 的回答指出，单独编译的库可能会以最终产生外部可见副作用（如 I/O）的方式使用声明的私有成员。所以我们必须完全排除它们。

鉴于此，公共成员和私有成员就此类优化而言是等效的。

Answer 2

如果编译器可以证明某个类的（私有）成员从未被使用过

编译器无法证明这一点，因为私有成员可以在其他编译单元中使用。具体来说，根据标准的[temp.spec]/6，这在指向模板参数中成员的指针的上下文中是可能的，正如最初由 Johannes Schaub 所描述的。

因此，总而言之：不，编译器不能优化私有数据成员，而不是优化公共或受保护成员（受 as-if 规则约束）。

Answer 3

不，因为您可以合法地破坏访问控制系统。

class A
{
    int x;
};

auto f();

template<auto x>
struct cheat
{
    friend auto f() { return x; }
};

template struct cheat<&A::x>;  // see [temp.spec]/6

int& foo(A& a)
{
    return a.*f();  // returns a.x
}

考虑到编译器在A第一次使用时必须修复 ABI ，并且它永远无法知道某些未来的代码是否可以访问x，它必须修复A包含的内存x。