我们能否看到C++编译器实例化的模板？

Question

有没有办法在C++中查看模板函数或类的编译器实例化代码？

假设我有以下代码：

template < class T> T add(T a, T b){
    return a+b;
}

现在当我调用时

add<int>(10,2); 

我希望能够查看编译器为int模板特化创建的函数。

我正在使用g++、VC++。如果有人能指出实现此目的的编译器选项，那将非常有帮助。

希望问题清晰明了。谢谢提前。

- Vineel Kumar Reddy

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你想看C++还是汇编语言的函数？如果是汇编语言，请使用g++ -S。 - mtvec

一个密切相关的问题：https://dev59.com/Nm855IYBdhLWcg3wc0Dy - sharptooth

c++ Insights 是你想要的。 - maidamai

Answer 1

Clang（https://clang.llvm.org/）可以漂亮地打印出实例化模板的AST：

以您的示例为例：

test.cpp

template < class T> T add(T a, T b){
    return a+b;
}

void tmp() {
    add<int>(10,2); 
}

美化AST的命令：

$ clang++ -Xclang -ast-print -fsyntax-only test.cpp

Clang-5.0/Clang 14.0 输出：

template <class T> T add(T a, T b) {
    return a + b;
}
template<> int add<int>(int a, int b) {
    return a + b;
}
void tmp() {
    add<int>(10, 2);
}

- random

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我相信这是与其他方案相比，提问者正在寻找的最佳答案。 - Anubis

Answer 2

如果您想查看汇编输出，请使用以下命令：

g++ -S file.cpp

如果你想查看GCC生成的一些（伪）C++代码，你可以使用以下方法：

g++ -fdump-tree-original file.cpp

对于您的add函数，它将输出类似于以下内容:

;; Function T add(const T&, const T&) [with T = int] (null)
;; enabled by -tree-original

return <retval> = (int) *l + (int) *r;

（我通过引用传递参数，使输出更有趣）

- mtvec

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"g++ -fdump-tree-gimple file.cpp" 会生成更易读的格式。 - QingJia Wang

Answer 3

现在有一个在线工具可以为您完成这项任务：https://cppinsights.io/。比如，以下代码：

template<class X, class Y> auto add(X x, Y y) {
  return x + y;
}

int main()
{
  return add(10, 2.5);
}

被翻译成

template<class X, class Y> auto add(X x, Y y) {
  return x + y;
}

/* First instantiated from: insights.cpp:9 */
#ifdef INSIGHTS_USE_TEMPLATE
template<>
double add<int, double>(int x, double y)
{
  return static_cast<double>(x) + y;
}
#endif


int main()
{
  return static_cast<int>(add(10, 2.5));
}

- SergeyA

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这应该是被接受的答案。太棒了！在有点隐蔽的关于页面中，作者解释说C++ Insights基于Clang，但会进行大量自己的工作，以生成比漂亮打印的AST更彻底且理想的C++可编译的“中间”代码，就像这个答案中所示。它还可以生成诸如基于范围的for循环的“原始”版本。非常令人兴奋！ - underscore_d

@underscore_d 是的，我也认为它是一个非常棒的工具，在某些情况下可以极大地帮助我们。至于被接受的答案 - 是的，这对于可见性来说是很好的，因为虽然人们可以辩论 pretty-print AST，但我百分之百确定它比目前被接受的 ASM 答案更好。 - SergeyA

Answer 4

通过使用"-S"选项，您绝对可以看到g++生成的汇编代码。

我认为不可能显示等效于"C ++"模板代码的内容 - 但我仍希望g ++开发人员介入说明原因 - 我不了解gcc的架构。

当使用汇编语言时，您可以查看生成的代码，寻找类似于您函数的部分。运行gcc -S -O1 {yourcode.cpp}后，我得到了这个（AMD64，gcc 4.4.4）。

_Z3addIiET_S0_S0_:
.LFB2:
    .cfi_startproc
    .cfi_personality 0x3,__gxx_personality_v0
    leal    (%rsi,%rdi), %eax
    ret
    .cfi_endproc

这实际上只是一个整数加法（leal）。

现在，如何解码C++名称修饰器？有一个叫做c++filt的工具，你可以粘贴规范化（等效于C语言）的名称，然后得到对应的C++名称。

qdot@nightfly /dev/shm $ c++filt 
_Z3addIiET_S0_S0_ 
int add<int>(int, int)

- qdot

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如果允许人们查看生成的模板代码，可能会太多而难以阅读...在STL的情况下。 - Johan Kotlinski

人们可以查看生成的汇编代码，这已经很不错了。有时这正是你获得有价值见解所需的。 - qdot

@qdot 看汇编和 C++ 生成的代码完全不同。有时候你想通过使用 TypeLists 生成类的层次结构，然后你可能需要将结果作为 C++ 代码查看，以确保你的层次结构是正确的。在这种情况下，汇编毫无帮助。 - AlexTheo

Answer 5

当优化器完成其工作后，你很可能没有任何看起来像函数调用的东西。在你的具体示例中，最坏的情况下，你肯定会得到一个内联的加法。除此之外，在编译期间，你可以始终将生成的汇编代码发射到一个单独的文件中，这就是你的答案。

- Johann Gerell

Answer 6

最简单的方式是检查生成的汇编代码。您可以通过使用g++的-S标志来获取汇编源代码。

- Johan Kotlinski

Answer 7

我认为c++ Insights就是你想要的。

- maidamai

Answer 8

如果你在寻找等价的C++代码，那么答案是否定的。编译器从不生成它。直接生成中间表示形式比先生成C++更快。

- dan_waterworth