为什么使用g++编译此代码需要如此长的时间？

Question

请考虑以下代码：

template<int i> class A
{
    typedef A<i-1> B;
    B x, y;
};
template<> class A<0> { char m; };
int main()
{
    A<LEVEL> a;
}

使用以下 Bash 命令（使用 g++ 8.3.0）来对其编译进行基准测试：

for ((level=1; level<30; ++level)); do
    echo -n ${level},
    /usr/bin/time -f %U g++ -DLEVEL=$level test.cpp -o /dev/null
done

我得到以下输出：

1,0.03
2,0.03
3,0.04
4,0.04
5,0.04
6,0.04
7,0.04
8,0.04
9,0.03
10,0.04
11,0.02
12,0.04
13,0.02
14,0.03
15,0.04
16,0.05
17,0.05
18,0.08
19,0.11
20,0.20
21,0.35
22,0.67
23,1.30
24,2.52
25,5.02
26,10.23
27,19.96
28,40.30
29,80.99

因此，编译时间是指数级的LEVEL。但是如果我将B x, y;更改为B x[2];，那么编译时间会在常数时间内完成（约为30毫秒）。

为什么会这样呢？我以为，由于编译器知道B是x和y的相同类型，它将花费与编译x[2]相同的时间。但出于某种原因似乎不同。 我能否以某种方式强制实现B（而不仅仅是创建别名），以便g ++可以像创建数组一样轻松地创建两个变量？

- Ruslan

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一个技术上正确但对你没用的答案：修补编译器。 - Botje

你为什么要在这里发布那个？GCC有一个Bugzilla用于报告问题...不过请确保首先使用最新版本进行测试。 - Marc Glisse

@MarcGlisse，我希望有一个好的解释或解决方法。如果我报告这个问题，不确定它是否被认为是值得尝试修复的错误。 - Ruslan

他们甚至有一个关键词“compile-time-hog”来描述编译器编译速度过慢的情况，所以他们认为这值得修复（但这并不意味着他们会立即处理）。因此，如果你能看到另一个编译器没有指数级行为（这样你就知道可以避免），请报告它。也许在数据库中检查是否有非常相似的内容，但如果你错过了一个不明显的重复内容也没关系。 - Marc Glisse

@MarcGlisse 报告说：https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=91990 - Ruslan

Answer 1

因为您的g++实例存在一个bug。正如@Marc Glisse所评论的那样，它不应该这样，您应该报告它（在撰写本文时已经报告了）。

您可能想要删除您的问题。

- Heyji