是否可以在 C++ 的编译时计算函数长度？

Question

我有这段代码：

constexpr static VOID fStart()
{
    auto a = 3;
    a++;
}

__declspec(naked) 
constexpr static VOID fEnd() {};

static constexpr auto getFSize()
{
    return (SIZE_T)((PBYTE)fEnd - (PBYTE)fStart);
}

static constexpr auto fSize = getFSize();
static BYTE func[fSize];

是否可以在不使用任何标准库的情况下在编译期间将“func[fSize]”数组大小声明为“fStart()”的大小？为了稍后将 fStart() 的完整代码复制到此数组中，这是必要的。

Answer 1

标准 C++ 中没有获取函数长度的方法。

您需要使用特定于编译器的方法。

一种方法是让链接器创建一个段，并将您的函数放在该段中。然后使用段的长度。

您也许可以使用一些汇编语言结构来做到这一点；取决于汇编程序和汇编代码。

注意：在嵌入式系统中，移动功能代码是有原因的，例如移动到片上存储器或交换到外部存储器，或者对代码执行校验和。

Answer 2

在某些处理器上以及使用一些已知的编译器和 ABI 约定，您可以执行相反的操作：

在运行时生成机器代码。

对于 Linux 上的 x86/64，我知道 GNU lightning, asmjit, libgccjit 这样做。

elf(5) 格式知道函数的大小。

在 Linux 上，您可以生成 shared libraries (perhaps generate C or C++ code at runtime (like RefPerSys does and GCC MELT did), then compiling it with gcc -fPIC -shared -O) and later dlopen(3) / dlsym(3) it. And dladdr(3) 非常有用。您将使用函数指针。

还读了一本关于 linkers and loaders 的书。

但是你通常不能不做一些relocation, unless that machine code is position-independent code就移动机器代码（PIC 通常比普通代码慢运行）。

相关主题是 garbage collection of code (or even of agents). You need to read the garbage collection handbook and take inspiration from implementations like SBCL。

还请记住，一个好的优化 C++ 编译器允许展开循环、内联扩展函数调用、删除死代码、进行函数克隆等...因此机器代码函数甚至可能不连续：两个C 函数 foo() 和 bar() 可以共享数十条通用机器指令。

在您的 GPGPU 上阅读 Dragon book, and study the source code of GCC (and consider extending it with your GCC plugin). Look also into the assembler code produced by gcc -O2 -Wall -fverbose-asm -S. Some experimental variants of GCC might be able to generate OpenCL 代码运行ning（然后，函数结束的概念本身就没有意义）

通过 C 和 C++ 生成的插件，您可以使用 dlclose(3) if you use Ian Taylor's libbacktrace and dladdr to explore your call stack. In 99% of the cases, it is not worth the trouble, since in practice a Linux process (on current x86-64 laptops in 2021) can do perhaps a million of dlopen(3), as my manydl.c 程序演示小心地删除它们（它生成“随机”C 代码，将其编译成一个独特的 /tmp/generated123.so，并且 dlopen 那个，并重复多次）。

（在台式机和服务器计算机上）覆盖机器代码的唯一原因是持久服务器进程每秒生成机器代码。如果这是您的场景，您应该提到它（使用 Java 类加载器生成 JVM 字节码可能更有意义）。

当然，在 16 位微控制器上，情况非常不同。

Is it possible to calculate function length at compile time in C++?

不，因为在运行时间某些功能不再存在。

编译器以某种方式删除了它们。或者克隆它们。或者将它们内联。

对于 C++，standard containers 实际上很重要：会发生大量模板扩展，包括无用代码，您的优化编译器在某些时候必须将其删除。

（想想 2021 年用最近的 GCC 10.2 或 11 编译。到处使用，并链接 gcc -O3 -flto -fwhole-program：函数 foo23 可能被定义但从未被调用, 然后它不在 ELF 可执行文件中)

Answer 3

下面计算fStart函数的“字节大小”。但是，无法通过这种方式将大小作为 constexpr 获得，因为转换失去了编译时常量（例如参见 [=13=]），并且两个不相关的函数指针的差异无法在没有某种铸造。

#pragma runtime_checks("", off)
__declspec(code_seg("myFunc$a")) static void fStart()
{   auto a = 3; a++; }
__declspec(code_seg("myFunc$z")) static void fEnd(void)
{   }
#pragma runtime_checks("", restore)

constexpr auto pfnStart = fStart;                               // ok
constexpr auto pfnEnd = fEnd;                                   // ok
// constexpr auto nStart = (INT_PTR)pfnStart;                   // error C2131

const auto fnSize = (INT_PTR)pfnEnd - (INT_PTR)pfnStart;        // ok
// constexpr auto fnSize = (INT_PTR)pfnEnd - (INT_PTR)pfnStart; // error C2131

是否可以在 C++ 的编译时计算函数长度？

Is it possible to calculate function length at compile time in C++?

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在运行时生成机器代码。

不，因为在运行时间某些功能不再存在。