用于 gcc 或 clang 的 LTO 是否可以跨 C 和 C++ 方法进行优化

Question

如果 link 时间优化 (LTO) 与 gcc or clang 一起使用，是否可以跨 C 和 C++ 语言边界优化代码？

例如，能否将 C 函数内联到 C++ 调用程序中？

Answer 1

是的！

Link-time 优化通常适用于 "fat" 目标文件中存在的中间表示 (IR)，它可以包含传统 linking 的机器码和 LTO 的 IR linking.

在这个阶段，没有更多的高级语言结构，所以 link-time-optimization 与语言无关。

海湾合作委员会

GCC 的 link-time optimization (LTO) 在 GIMPLE 上工作，GIMPLE 是 GCC 的中间表示之一。 IR 始终与语言无关，因此任何 link 时间优化都适用于从任何语言生成的代码。

来自 GCC Optimization Options 文档：

Another feature of LTO is that it is possible to apply interprocedural optimizations on files written in different languages:
gcc -c -flto foo.c
g++ -c -flto bar.cc
gfortran -c -flto baz.f90
g++ -o myprog -flto -O3 foo.o bar.o baz.o -lgfortran
Notice that the final link is done with g++ to get the C++ runtime libraries and -lgfortran is added to get the Fortran runtime libraries. In general, when mixing languages in LTO mode, you should use the same link command options as when mixing languages in a regular (non-LTO) compilation.

这里有一个例子可以向您展示这项技术的强大之处。我们将定义一个 C 函数并从 C++ 程序中调用它：

func.h

#ifndef FUNC_DOT_H
#define FUNC_DOT_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

int func(int a, int b, int c);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* FUNC_DOT_H */

func.c

#include "func.h"

int func(int a, int b, int c)
{
    return 3*a + 2*b + c;
}

main.cpp

#include "func.h"

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = 3;

    return func(a, b, c);
}

编译

gcc -o func.o -c -Wall -Werror -flto -O2 func.c
g++ -o main.o -c -Wall -Werror -flto -O2 main.cpp
g++ -o testlto -flto -O2 main.o func.o

反汇编 (objdump -Mintel -d -R -C testlto)

Disassembly of section .text:

00000000004003d0 <main>:
  4003d0:   b8 0a 00 00 00          mov    eax,0xa   ; 1*3 + 2*2 + 3 = 10
  4003d5:   c3                      ret

你可以看到它不仅将我的 C func() 内联到我的 C++ main() 中，而且把整个东西变成了一个常量表达式！

Clang/LLVM

使用相同的语法，Clang 能够使用 LLVM IR 生成 "fat" 目标文件，这可以在 link 时间内进行优化。参见 LLVM Link Time Optimization。

使用与上面相同的测试代码，clang 产生完全相同的结果：

00000000004004b0 <main>:
  4004b0:   b8 0a 00 00 00          mov    eax,0xa
  4004b5:   c3                      ret

用于 gcc 或 clang 的 LTO 是否可以跨 C 和 C++ 方法进行优化

Can LTO for gcc or clang optimize across C and C++ methods

c

c++

gcc

clang

link-time-optimization

海湾合作委员会

Clang/LLVM