gcc: Как правильно использовать __attribute ((__ may_alias__)), чтобы избежать предупреждения «разыменование указателя типа»

Question

У меня есть некоторый код, который использует типизацию, чтобы избежать необходимости вызывать конструктор и деструктор члена "объекта", если / пока не потребуется использовать объект.

Работает нормально, но под g ++ 4.4.3 я получаю это страшное предупреждение компилятора:

jaf@jeremy-desktop:~$ g++ -O3 -Wall puns.cpp 
puns.cpp: In instantiation of ‘Lightweight<Heavyweight>’:
puns.cpp:68:   instantiated from here 
puns.cpp:12: warning: ignoring attributes applied to ‘Heavyweight’ after definition
puns.cpp: In destructor ‘Lightweight<T>::~Lightweight() [with T = Heavyweight]’:
puns.cpp:68:   instantiated from here
puns.cpp:20: warning: dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules
puns.cpp: In member function ‘void Lightweight<T>::MethodThatGetsCalledRarely() [with T = Heavyweight]’:
puns.cpp:70:   instantiated from here
puns.cpp:36: warning: dereferencing type-punned pointer will break strict-aliasing rules

Мой код пытается использовать __attribute ((__ may_alias__)) gcc, чтобы gcc знал о возможном алиасинге, но gcc, похоже, не понимает, что я пытаюсь сказать. Я делаю что-то не так, или у gcc 4.4.3 просто есть некоторые проблемы с атрибутом __may_alias__?

Код игрушки для воспроизведения предупреждения компилятора ниже:

#include <stdio.h>
#include <memory>    // for placement new
#include <stdlib.h>  // for rand()

/** Templated class that I want to be quick to construct and destroy.
  * In particular, I don't want to have T's constructor called unless
  * I actually need it, and I also don't want to use dynamic allocation.
  **/
template<class T> class Lightweight
{
private:
   typedef T __attribute((__may_alias__)) T_may_alias;

public:
   Lightweight() : _isObjectConstructed(false) {/* empty */}

   ~Lightweight()
   {
      // call object's destructor, only if we ever constructed it
      if (_isObjectConstructed) (reinterpret_cast<T_may_alias *>(_optionalObject._buf))->~T_may_alias();
   }

   void MethodThatGetsCalledOften()
   {
      // Imagine some useful code here
   }

   void MethodThatGetsCalledRarely()
   {
      if (_isObjectConstructed == false)
      {
         // demand-construct the heavy object, since we actually need to use it now
         (void) new (reinterpret_cast<T_may_alias *>(_optionalObject._buf)) T();
         _isObjectConstructed = true;
      }
      (reinterpret_cast<T_may_alias *>(_optionalObject._buf))->DoSomething();
   }

private:
   union {
      char _buf[sizeof(T)];
      unsigned long long _thisIsOnlyHereToForceEightByteAlignment;
   } _optionalObject;

   bool _isObjectConstructed;
};

static int _iterationCounter = 0;
static int _heavyCounter     = 0;

/** Example of a class that takes (relatively) a lot of resources to construct or destroy. */
class Heavyweight
{
public:
   Heavyweight()
   {
      printf("Heavyweight constructor, this is an expensive call!\n");
      _heavyCounter++;
   }

   void DoSomething() {/* Imagine some useful code here*/}
};

static void SomeMethod()
{
   _iterationCounter++;

   Lightweight<Heavyweight> obj;
   if ((rand()%1000) != 0) obj.MethodThatGetsCalledOften();
                      else obj.MethodThatGetsCalledRarely();
}

int main(int argc, char ** argv)
{
   for (int i=0; i<1000; i++) SomeMethod();
   printf("Heavyweight ctor was executed only %i times out of %i iterations, we avoid %.1f%% of the ctor calls!.\n", _heavyCounter, _iterationCounter, 100.0f*(1.0f-(((float)_heavyCounter)/((float)_iterationCounter))));
   return 0;
}

Answer 1

Я думаю, что typedef сбивает с толку GCC.Эти виды атрибутов лучше всего работают при непосредственном применении к определениям переменных.

Эта версия вашего класса работает для меня (GCC 4.6.0):

template<class T> class Lightweight
{
private:
  //  typedef T __attribute((__may_alias__)) T_may_alias;

public:
  Lightweight() : _isObjectConstructed(false) {/* empty */}

  ~Lightweight()
  {
    // call object's destructor, only if we ever constructed it
    if (_isObjectConstructed) {
      T * __attribute__((__may_alias__)) p
        = (reinterpret_cast<T *>(_optionalObject._buf));
      p->~T();
    }
  }

  void MethodThatGetsCalledOften()
  {
    // Imagine some useful code here
  }

  void MethodThatGetsCalledRarely()
  {
    T * __attribute__((__may_alias__)) p
      = (reinterpret_cast<T *>(_optionalObject._buf));
    if (_isObjectConstructed == false)
      {
        // demand-construct the heavy object, since we actually need to use it now

        (void) new (p) T();
        _isObjectConstructed = true;
      }
      p->DoSomething();
  }

  [etc.]

Answer 2

Что, если вы замените _isObjectConstructed указателем на объект:

class Lightweight
{
public:
   Lightweight() : object(NULL) {/* empty */}

   ~Lightweight()
   {
      // call object's destructor, only if we ever constructed it
      if (object) object->~T();
   }

   void MethodThatGetsCalledOften()
   {
      // Imagine some useful code here
   }

   void MethodThatGetsCalledRarely()
   {
      if (!object)
      {
         // demand-construct the heavy object, since we actually need to use it now
         object = new (_optionalObject._buf) T();
      }
      object->DoSomething();
   }

private:
   union {
      char _buf[sizeof(T)];
      unsigned long long _thisIsOnlyHereToForceEightByteAlignment;
   } _optionalObject;

   T *object;
};

Обратите внимание, без расширения GCC, только чистый код C ++.

Использование T* вместоbool даже не увеличит Lightweight!

Answer 3

Я бы поспорил за то, что ваш содержащий класс просто содержит массив char достаточного размера для размещения вашего "объекта", а затем использует размещение new для инициализации поверх массива char. Это имеет преимущество быть совместимым со спецификациями, а также кросс-компилятор. Единственная проблема заключается в том, что вы должны знать размер в символах вашего объекта-члена, что может привести к неприятностям.

Есть ли причина, по которой вы не можете указывать член и использовать new и delete?