Warum kann main () in C ++ nicht inliniert werden?

Ich habe die C ++ - FAQs gelesen und einen Satz bemerkt.

main () kann nicht inline sein.

Warum ist das?

In C ++ ist es nicht legal, die Hauptfunktion in Ihrem Code aufzurufen, daher kann sie niemals eingebunden werden.

Weil der Standard dies sagt:

[2003: 3.6.1/3]: Die Funktion main darf nicht innerhalb eines Programms verwendet werden (3.2). Die Verknüpfung (3.5) von main ist implementierungsdefiniert. Ein Programm, das main als inline oder statisch deklariert, ist fehlerhaft. Der Name main ist nicht anderweitig reserviert. [Beispiel: Elementfunktionen, Klassen und Aufzählungen können als main bezeichnet werden, ebenso wie Entitäten in anderen Namespaces. ]]

Und warum steht es so? Weil es versucht, so viel wie möglich über die Implementierung maindem Einzelnen zu überlassen ... nun, Implementierung ... und die Implementierungen nicht einschränken möchte, indem es verlangt, dass inlinedies hier gültig ist, wenn es wohl keinen praktischen Nutzen hat.

Mein Freund im Ausschuss bestätigte dies:

Es gibt keinen Grund, warum ein inline main()per se nicht funktionieren würde. [..] Ich könnte einen C ++ - Interpreter haben, der Inline aufrufen kann main(). [..] [Aber] inline/ static main()sind verboten, um hoffentlich Verwirrung zu vermeiden. Es fällt mir schwer, mir vorzustellen, dass die Begründung etwas Zusätzliches zu dem ist, was bereits in [diesen Fragen und Antworten] gesagt wurde.

Übrigens, verwechseln Sie das inlineHinweis-Schlüsselwort nicht mit tatsächlichen Inlining-Funktionen. Sie können eine Funktion markieren inlineund sie ist möglicherweise nicht physisch inline.

Selbst wenn es wahr wäre, dass main"nicht inliniert werden kann" (und genau genommen ist es nicht wahr, obwohl Inlining mainziemlich umständlich und sinnlos wäre, wie in anderen Antworten erläutert), könnte es theoretisch das inlineHinweis-Schlüsselwort gut unterstützen.

Aus dem oben genannten Grund und in der Antwort von litb: Es würde die Sache ohne wirklichen Nutzen komplizieren.

Die C-Laufzeitbibliothek muss dieses Symbol finden, um zu "wissen", welche Funktion ausgeführt werden soll.

Sie können main () nicht direkt aufrufen (dies ist in c ++ verboten), daher macht es keinen Sinn, es einzubinden.

Wird normalerweise main()von der init()Systemfunktion aufgerufen . Daher ist es erforderlich, dass es genau eine Definition für geben kann main().

Wenn wir nun inlinedie main()Funktion können und in eine Header-Datei aufnehmen können, gibt es für jede Übersetzungseinheit eine andere Definition für main(). Welches ist nicht erlaubt. Sie können main()in a namespaceund inlinees deklarieren . Aber nicht das Globale main().

Zunächst müssen Sie verstehen, wie die Arbeit mit Inline funktioniert

Beispiel:

 inline void f() {
     int a  = 3;
     a += 3;
     cout << a;
 }

 int main() {
      f();
      return 0;
 }

wird für den Compiler wie folgt aussehen:

 int main() {
        int a  = 3;
        a += 3;
        cout << a;
        return 0;
 }

Wie möchten Sie in diesem Beispiel die Hauptinline erstellen? Diese Methode ist sofort inline.

Der C ++ - Standard besagt, dass die mainFunktion gemäß der Antwort von @Tomalak Geret'kal nicht eingebunden werden kann. Diese Antwort diskutiert die Möglichkeit des Inlining der mainFunktion, wenn die Einschränkung im Standard aufgehoben wurde.

Definition von Inline
Das inlineSchlüsselwort ist ein Vorschlag an den Compiler, den Inhalt der Funktion vor Ort einzufügen. Eine Absicht besteht darin, den Overhead zu beseitigen, der beim Aufrufen und Zurückkehren von einer Funktion (Unterroutine) vorhanden ist.

Eine wichtige Situation beim Inlining ist der Fall, in dem ein Zeiger auf die Funktion vorhanden ist. In diesem Fall muss mindestens eine statische Kopie der Funktion vorhanden sein. In diesem Fall kann der Linker "externe Verknüpfungen" der Inline-Funktion auflösen, da es eine statische Version gibt.

Es ist wichtig zu beachten, dass der Compiler und der Linker bestimmen, ob der Inhalt eingefügt oder eine einzelne Instanz der Funktion aufgerufen werden soll.

Bemerkenswert sind auch Funktionen, die vom Programmierer nicht markiert werden auch vom Compiler eingebunden werden können.

Die Hauptfunktion inlining
Da es nur ein Aufruf ist mainerlaubt, wie es verbunden ist , ist an den Compiler auf. Einzelne Instanzen von Inline-Funktionen sind im Standard zulässig. Der Compiler darf eine inlinedFunktion in einen Funktionsaufruf in eine einzelne Instanz konvertieren . Der Compiler würde also einen Inline-Vorschlag für die Funktion ignorierenmain .

Der Compiler und der Linker müssten sicherstellen, dass nur eine Instanz der Inline- mainFunktion vorhanden ist. Hier kommt der schwierige Teil ins Spiel, insbesondere bei der externen Verknüpfung. Ein Prozess, um sicherzustellen, dass eine Instanz vorhanden ist, besteht darin, Informationen zu hinterlassen, dass eine Übersetzung eine Hauptfunktion hat, unabhängig davon, ob sie inline ist oder nicht. Hinweis: Wenn eine Inline-Funktion aufgerufen wird, kann der Compiler die Funktion aus den Symboltabellen für die externe Verknüpfung entfernen, da die Funktion nicht von externen Funktionen aufgerufen wird.

Zusammenfassung
Technisch gesehen hindert nichts die mainInline-Funktion der Funktion. Die Maschinerie existiert bereits zum Konvertieren von Inline-Funktionen in einzelne Instanzen und zum Identifizieren mehrerer Instanzen einer Funktion. Wenn es einen Zeiger auf eine inline-Funktion gibt, wird eine einzelne Instanz einer Funktion erstellt, sodass sie eine Adresse hat. Diese Maschinerie würde die Anforderungen der Laufzeitbibliothek erfüllen, um maineine Adresse zu haben. Im Fall von inlinefür die mainFunktion würde sie ignoriert, aber es sollte keinen Grund geben, diese Syntax zu verhindern (außer verwirrende Personen). Schließlich gibt es bereits redundante Syntaxfälle, z. B. das Deklarieren eines Parameters, der als Wert (Kopie) als übergeben wird const.

"Das ist nur meine Meinung, ich könnte mich irren." - Dennis Miller, Komiker.

Andere haben bemerkt, dass eine Anrufung von main auf der Ebene des Maschinencodes nicht sinnvoll eingefügt werden kann. Das ist Müll. Es würde ein bisschen Hilfe vom Linker erfordern (wie die globale Optimierung) oder eine Neukompilierung eines Teils der Laufzeitbibliothek pro Anwendung, aber es ist durchaus machbar, hier kein technisches Problem.

Doch das Hinting des Effekt inline, dass Anrufe vorzugsweise inlined werden sollen, ist irrelevant für eine Funktion , die nur einmal und auf der obersten Ebene der Kontrolle genannt wird, alsmain ist.

Die einzige garantierte Wirkung voninline ist eine externe Verknüpfung Funktion zu ermöglichen , definiert werden (identisch) in zwei oder mehr Übersetzungseinheiten, dh Auswirkungen auf die One Definition Rule.

In der Praxis ermöglicht dies das Platzieren der Definition in einer Header-Datei, und das Platzieren in einer Header-Datei ist auch praktisch erforderlich, um identische Definitionen zu gewährleisten.

Das macht Sinn nicht main, so gibt es keinen Grund für mainsein inline.

Sie können nur maineinmal definieren . Putten inlinewürde also keinen Zweck erfüllen - hat inlinenur einen wesentlichen Zweck für Funktionen, die Sie mehrmals in einem Programm definieren können (alle Definitionen werden so behandelt, als ob es nur eine Definition gäbe und alle Definitionen müssen gleich sein).

Da inlineFunktionen in einem Programm mehrfach definiert werden können und inlineauch dazu dienen, eine inlinemarkierte Funktion so schnell wie möglich aufzurufen, verlangt der Standard, dass inlineFunktionen in jeder Übersetzungseinheit definiert werden, in der sie verwendet wird. Daher werfen Compiler normalerweise die Definition einer Funktion weg, wenn dies der Fall ist inlineund die Funktion vom Code in der aktuellen Übersetzungseinheit nicht verwendet wurde. Das zu tun mainwäre völlig falsch, was zeigt, dass inlineund die Semantik mainvöllig inkompatibel ist.

Beachten Sie, dass die Frage in Ihrem Titel "Warum kann main () in C ++ nicht eingefügt werden?" und die Aussage, die Sie aus dem Standard zitieren, betrifft verschiedene Dinge. Sie fragen, ob die Funktion inline sein kann, was üblicherweise so verstanden wird, dass der Code einer aufgerufenen Funktion ganz oder teilweise in die aufrufende Funktion eingefügt wird. Nur eine Funktion zu markieren inlinebedeutet nicht, diese Funktion überhaupt zu inlinieren. Es ist ganz und gar die Entscheidung des Compilers, und wenn Sie nie aufrufen main(und dies auch nicht können), gibt es natürlich nichts zu tun.

Wenn Sie statisch mit der CRT verknüpft sind und ein Inlining zur Kompilierung der Verknüpfungszeit aktiviert haben (wie dies bei MSVC der Fall ist), ist es möglicherweise möglich, diese zu integrieren.

Aber es macht nicht wirklich Sinn. Es wird aufgerufen , sobald und dass Funktionsaufruf-Overhead praktisch Null auf alles verglichen wird sonst noch vor der ersten Zeile in Haupt ausführt erfolgt.

...

Aaand, es ist eine einfache Möglichkeit, das Symbol nur einmal in Ihrer ausführbaren Datei erscheinen zu lassen. :) :)

Es gibt eine Reihe grundlegender Gründe. Grundsätzlich mainwird von der Basisinitialisierungsroutine der Laufzeit aufgerufen und nur von dort. Dieser Code wurde (offensichtlich) kompiliert, ohne zu wissen, dass Ihr Code maininline war. Moderne Compilertechnologie ist in der Lage, Modulgrenzen zu überschreiten, ist jedoch eine erweiterte Funktion, die von vielen älteren Compilern nicht unterstützt wird. Und natürlich sind die Vorteile von Inlining nur dann vorhanden, wenn eine Funktion sehr häufig aufgerufen wird. per definitionem main wird genau einmal aufgerufen, nicht mehr und nicht weniger.

Ich sehe, dass der Standard dies sagt, aber die wirkliche praktische Antwort wäre so einfach wie die Aussage, dass die jedem C- und C ++ - Programm hinzugefügte Laufzeit irgendwann in der ausführbaren Datei aufgerufen werden muss. Diese Funktion sollte ein externes Symbol (und eine Adresse beim Ausführen) haben, damit der Linker feststellen kann, dass sie zu Beginn der Ausführung aufgerufen wird. Daher können Sie es nicht als deklarieren inline, da der Compiler inline kein externes Symbol dafür generieren würde.

Da es die main () -Funktion ist, die die Ausführung startet, ist alles in sich main()selbst , wenn der Code in Binär kompiliert wird . man kann also sagen, es ist bereits inline!

Und ja, es ist illegal, Inline für Ihr C ++ - Programm zu verwenden, das ist mehr eine Syntax!

Für die meisten Kombinationen von Compiler / Archetecture ist die main() Funktion in der Quelle zu einer einigermaßen normalen Funktion in der endgültigen Binärdatei. Dies liegt nur daran, dass es für diese Archetekturen praktisch ist, nicht daran, dass der Standard dies vorschreibt.

Bei speicherbeschränkten Archetectures optimieren viele Compiler, die anstelle eines dynamischen Linker-freundlichen Containers (wie elf oder xcoff) eine flache Binärdatei (wie das Intex-Hex-Format) erzeugen, die gesamte Boilerplate, da sie nur aufgebläht wäre. Einige Architekturen unterstützen Funktionsaufrufe überhaupt nicht (auf diesen Plattformen ist nur eine begrenzte Teilmenge von C ++ möglich.)

Um die unterschiedlichsten Architekturen und Build-Umgebungen zu unterstützen, behalten die Standardwahlen die Semantik von bei main() so offen wie möglich, damit der Compiler das tun kann, was für die unterschiedlichsten Plattformen richtig ist. Das bedeutet, dass viele in der gesamten Sprache verfügbare Funktionen nicht auf das Starten und Herunterfahren der Anwendung selbst angewendet werden können.

Wenn Sie so etwas wie eine Inline-Funktion main()(oder einen Wiedereintritt oder eine ausgefallene Funktion) benötigen, können Sie die Hauptfunktion natürlich etwas anderes nennen:

inline int myMain(int argc, char **argv) { /* whatever */ }
int main(int argc, char **argv) { return myMain(argc, argv); }

Inline-Funktionen haben standardmäßig einen statischen Gültigkeitsbereich. Wenn wir main () als Inline deklarieren, ist der Gültigkeitsbereich auf die Datei beschränkt, in der er definiert ist. Die C-Startbibliothek (vom Compilerhersteller bereitgestellt) benötigt jedoch 'main' als globales Symbol. Es gibt einige Compiler, mit denen die Einstiegspunktfunktion (z. B. main) mithilfe von Linker-Flags geändert werden kann.

Inline-Funktionen haben normalerweise keine Adresse, daher gibt es keine tragbare Möglichkeit, main aufzurufen. main () benötigt eine Adresse, in die der Init-Code springen kann. Inline-Funktionen sollen in der aufrufenden Funktion stecken bleiben. Wenn main inline ist, sollte es in den Init-Code des Programms eingebunden werden, der ebenfalls nicht portierbar ist.

Betriebssystem lädt Binärdaten in den Speicher; sucht nach Einstiegspunkt (das 'Hauptsymbol' in c / c ++); macht einen weiten Sprung zu den Adressen des Einstiegspunkt-Labels. Das Betriebssystem weiß nichts über die Hauptfunktion in Ihrem Code, bis das Programm nicht geladen ist.