当 .rodata 按名称引用 const 结构时，为什么不将 const 结构数组放置在 .rodata 中？

Question

我有以下结构排列：

typedef struct { 
    int a;       
} Foo;

const Foo END = {0};   

const Foo table_1[] = {
    {2}, {0}           
};                     

const Foo table_2[] = {         
    {2}, END                    
};                              

基本上，我有一个结构，以及该结构的几个数组。现在，这些数组的内容永远不会改变：它们是一些在运行时使用的查找表，因此，在嵌入式环境中，我希望这些数据驻留在 ROM 中（我是 very RAM-受限，实际上是为每几个字节而战）。可以想象，没有什么可以阻止所有这些表驻留在 ROM 中（一切都是 const）。

实际上，table_1 以 .rodata 结尾（因此在启动期间它不会被复制到 RAM 中）和 table_2 - 在 .data 中（同时消耗 ROM 和 RAM）。反汇编目标文件时，我还可以看到一些代码，初始化table_2。

我希望所有上述数组都以.rodata 结尾，但似乎只有当我“完整”写出结构初始化时才会发生（抱歉，不确定，正确的术语是什么） .

这些初始化有什么区别？因为只是初始化不同 - 类型相同，实际数据也相同。是否正在进行某种优化（想知道这里优化了什么）？有没有办法禁用它？我的意思是，我可以 #define 离开所有常见的表成员并完成它，但这似乎是一个 hack，此外，我真的很想了解这里发生了什么。

我正在使用 gcc-arm-none-eabi 工具链，使用 -Os 构建，gcc 版本是 4.8.1。

Answer 1

gcc 5.1 及更高版本执行此优化；它不是强制性的，但在 [basic.start.init] 中由 C++ 标准考虑：

3 - 允许实现使用静态存储执行非局部变量的初始化 持续时间作为静态初始化，即使这种初始化不需要静态完成，前提是 那个

• 动态版本的初始化不会改变任何其他命名空间对象的值 初始化之前的范围，以及
• 初始化的静态版本在初始化变量中产生的值与将产生的值相同 如果不需要静态初始化的所有变量都是由动态初始化产生的 动态初始化。

如果你的 gcc 版本支持constexpr，那么标记END constexpr 应该足以让它静态初始化table_2；您也可以标记table_2 constexpr 以确保（同上）：

2 - 执行常量初始化：[...]

• 如果 [...] 每个出现在其初始化程序中的完整表达式都是一个常量表达式。

为什么我们需要constexpr - 为什么const 不够？这是因为const 对象仍然可以有mutable 成员（可能是成员的成员等），这将允许它在END 的初始化和table_2 的初始化之间进行更改：

struct Bar { mutable int a; };
const Bar END = {0};
int unused = ++END.a; // !!
struct Foo { int a; };
const Foo table_2[] = { {2}, {END.a} };

constexpr 通常会阻止这种情况，因为 [expr.const]/2 确保具有mutable 成员的复合对象不能用于constexpr 对象的初始化。 constexpr 对象仍然可以拥有自己的 mutable 成员，但这会阻止它被用于初始化另一个 constexpr 对象。

Answer 2

假设 C++。

table_2 的初始化不是 C++ 标准中的常量表达式。常量表达式是指没有（除其他外）左值到右值转换（使用END 时有）的所有内容，除非左值（END）：

1. 具有整数或枚举类型，指的是完整的非易失性 const 对象，用常量表达式初始化。

END 既不是整数也不是枚举。

1. 是一个非易失性泛左值，它引用字符串的一个元素 字面意思

END 不是字符串文字。

1. 具有字面量类型并引用使用 constexpr 定义的非易失性对象或其非可变子对象

END 没有用 constexpr 定义。

4. 具有字面量类型并引用一个非易失性对象，其生命周期在此表达式的计算中开始

END 的生命周期未在 table_2 的评估范围内开始。

所以编译器别无选择，只能将 table_2 初始化从静态上下文中移开。如果你用constexpr 声明END，我认为条件3 会得到满足，你会在rodata 中得到很好的结果。

来自 C++ 标准的相关文本位于 [expr.const] 部分，第 2.7.2 段。