전역 상수를 헤더에 넣어보자!

copyrat90·2022년 2월 5일
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헤더 파일에 전역 상수를 넣고 여기저기서 참조하는 접근법 3가지!

  1. inline constexpr T (C++17)
  2. extern const T(선언) + 따로 정의
  3. const T and constexpr T

비슷한듯 미묘하게 다르다. 특히, non-static 인 constexpr 변수는 inline 이 아니다!
참고로 순서는 g++ -std=c++17 main.cpp ham*.cpp 기준으로, 출력 파일의 용량이 작은 순서다.

전역 상수출력물 용량
inline constexpr T (C++17)16,664 bytes
extern const T(선언) + 따로 정의16,696 bytes
const T and constexpr T16,744 bytes

const Tconstexpr T 는 출력 결과가 동일하다. (해시값이 같음)
아래는 실험한 소스 코드.

1. inline constexpr T (C++17)

// main.cpp
int main() { return 0; }

// ham.hpp
#pragma once
inline constexpr int answer = 42;

// ham1.cpp
#include "ham.hpp"
int ham1() { return answer; }

// ham2.cpp
#include "ham.hpp"
int ham2() { return answer; }

// ham3.cpp
#include "ham.hpp"
int ham3() { return answer; }

출력물 용량이 가장 작은 방법.
objdump 심볼 테이블에 answer 심볼이 아예 존재하지 않는다!

장점
중복되는 심볼이 없는게 아니라, 아예 심볼이 없다.
그 결과 용량이 제일 작다.

단점
전역 상수의 값을 바꾸면 포함하는 TU 를 전부 재컴파일 해야한다.
(여기서는 ham1.cpp, ham2.cpp, ham3.cpp)

2. extern const T(선언) + 따로 정의

// main.cpp
int main() { return 0; }

// ham.hpp
#pragma once
extern const int answer;  // 선언

// ham1.cpp
#include "ham.hpp"
const int answer = 42;    // 정의
int ham1() { return answer; }

// ham2.cpp
#include "ham.hpp"
int ham2() { return answer; }

// ham3.cpp
#include "ham.hpp"
int ham3() { return answer; }

이 방법은 answer 의 값을 바꿔도, ham1.cpp 파일만 재컴파일하면 된다는 장점이 있다.

objdump 심볼 테이블 상에는 answer.rodata 영역에 global Object 로 존재한다.

$ objdump -t a.out
...
0000000000002004 g     O .rodata	0000000000000004              answer
...

장점
1. 상수의 값을 바꿔도, TU 하나만 재컴파일하면 된다.
2. 전역 심볼이 1개만 존재해서, 용량이 작다.

단점
상수의 선언과 정의를, 헤더와 구현 파일로 나눠 작성해야한다. 귀찮다.

3. const T and constexpr T

1번에서 inline 을 지운 방법이다.
거기에다 constexprconst 로 바꿔도 결과는 동일.

// main.cpp
int main() { return 0; }

// ham.hpp
#pragma once
constexpr int answer = 42;
// const int answer = 42;

// ham1.cpp
#include "ham.hpp"
int ham1() { return answer; }

// ham2.cpp
#include "ham.hpp"
int ham2() { return answer; }

// ham3.cpp
#include "ham.hpp"
int ham3() { return answer; }

헤더에 이걸 쓰는 건 정말로 나쁜 방법이다.
헤더를 포함하는 ham*.cpp 파일마다 answerlocal Object 로 중복돼서 존재하게 된다.

$ objdump -t a.out
...
0000000000000000 l    df *ABS*	0000000000000000              ham1.cpp
0000000000002004 l     O .rodata	0000000000000004              _ZL6answer
0000000000000000 l    df *ABS*	0000000000000000              ham2.cpp
0000000000002008 l     O .rodata	0000000000000004              _ZL6answer
0000000000000000 l    df *ABS*	0000000000000000              ham3.cpp
000000000000200c l     O .rodata	0000000000000004              _ZL6answer
...

웬만하면 헤더에는 쓰지 말자.
구현 파일에는 써도 되는데, static 을 붙이거나, 익명 namespace 에다가 넣으면 암시적으로 inline 취급되어, 1번이랑 같아진다.

단점
1. 상수 헤더를 포함하는 모든 TU 마다 심볼이 중복 존재하게 된다.
그 결과, 용량이 쓸데없이 늘어난다.
2. 전역 상수의 값을 바꾸면 포함하는 TU 를 전부 재컴파일 해야한다.
(여기서는 ham1.cpp, ham2.cpp, ham3.cpp)


참고할만한 링크
1. objdump Symbol table
2. 메모리 구조

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