删除未使用的模板实例化的静态成员

Question

我目前在STM32平台上参与嵌入式C++开发.我们的团队正在评估模板的使用,以便为各种低级硬件设备参数化驱动程序.

所有有效的模板特化都是事先已知的,因此我们可以在实现文件中明确地给出所有有效的特化(实现和声明分离).事实上,对我们来说,显式专业化非常有用,因为它有助于记录可行的参数集.

// file i2c_dev.h

template<typename traits>
struct i2c_dev
{
public:
   static void init();
   static void send();
   static bool busy();
   ...
private:
   static i2c_transfer periodic_transfer; // class with used-defined constructor
};

// traits class for configuration A
struct i2c_dev_traitsA
{
   enum 
   { 
       I2Cx_BASE    = I2C1_BASE
     , PORTx_BASE   = GPIOB_BASE
     , PORTx_PIN_TX = PB08
     , PORTx_PIN_RX = PB09
   };
};

// traits class for configuration B, different I2C peripherial and pinout
struct i2c_dev_traitsB
{
   enum 
   { 
       I2Cx_BASE    = I2C2_BASE
     , PORTx_BASE   = GPIOA_BASE
     , PORTx_PIN_TX = PA01
     , PORTx_PIN_RX = PA02
   };
};

// file i2c_dev.cpp

// Implementation of template functions
template<typename traits> 
void i2c_devy<traits>::init() { ... }

...

// explcitly specialize for all valid traits classes
template class i2c_dev<i2c_dev_traitsA>;
template class i2c_dev<i2c_dev_traitsB>;

尽管通常只会实际使用其中一个特化,但是为未使用的特化生成的代码会被链接器从最终图像中删除,这正是我们想要的.

但是,periodic_transfer每个模板特化的静态成员变量(在上面的示例中)都保留在可执行文件中,这可以在arm-none-eabi-nm工具生成的内存映射中看到.这可能是因为它i2c_transfer不是POD而是具有用户定义的构造函数.删除构造函数后,将事物转换为POD类型,静态成员也会消失.

有没有办法删除显式实例化但未使用的模板的静态非POD成员？

此致,Arne

编辑#1:重新思考问题后,我提出了以下解决方案,这显然解决了问题.

i2c_transfer实际上只有为了清晰和易用而具有它的构造函数的类,其数据成员移动到POD基类中,i2c_transfer_pod如下所示:

 struct i2c_transfer_pod
 {
 protected:
    uint16_t m_size;
    char* m_buffer;
 };

 struct i2c_transfer : public i2c_transfer_pod
 {
 public:
    i2c_transfer();
    i2c_transfer(i2c_direction_enum dir, char*buffer, uint16_t count);

    bool failed();
    bool succeeded();
 };

然后,未使用的特化的静态成员i2c_dev<traits>也将从最终的可执行文件中删除(如映射文件所示).

编辑#2:虽然回答一个人自我感觉有点蹩脚..我会请求对提议的解决方案发表评论.有可能更优雅的方式吗？编译器真的(正如我所假设的那样)是否优化了额外的推导？

编辑#3:我关闭了这个问题,因为解决方案适合我.能够深入了解观察到的行为的原因会很高兴.

有问题的编译器是 arm-none-eabi-gcc (Sourcery G++ Lite 2011.03-42) 4.5.2

Answer 1

答案（来自编辑＃1）：在重新思考问题之后，我提出了以下解决方案，这显然解决了问题。

当类i2c_transfer实际上拥有其构造函数只是为了清晰和易于使用时，将其数据成员移至 POD 基类中，i2c_transfer_pod如下所示：

 struct i2c_transfer_pod
 {
 protected:
    uint16_t m_size;
    char* m_buffer;
 };

 struct i2c_transfer : public i2c_transfer_pod
 {
 public:
    i2c_transfer();
    i2c_transfer(i2c_direction_enum dir, char*buffer, uint16_t count);

    bool failed();
    bool succeeded();
 };

然后，未使用的专业化的静态成员i2c_dev<traits>也会从最终的可执行文件中删除（如映射文件所示）。