35

Начиная со стандарта в языке появились так называемые "атрибуты", что это такое и зачем они нужны?

1 ответ 1

45

Атрибуты позволяют задавать дополнительную информацию для различных конструкций языка, таких как типы, переменные, имена, блоки и единицы трансляции. Данная информация в частности может быть использована компилятором для генерации более эффективного кода и предоставления (или наоборот, подавления) предупреждающих сообщений пользователю на уровне конкретных участков кода, а не целой программы или компилируемого файла, как это обеспечивается ключами компиляции.

Атрибуты появились в и впоследствии были несколько расширены. На данный момент существуют следующие стандартные атрибуты:

  • assume
  • carries_dependency
  • deprecated
  • fallthrough
  • likely и unlikely
  • maybe_unused
  • nodiscard
  • noreturn
  • no_unique_address

Набор атрибутов может быть расширен каждой конкретной реализацией компилятора, в таком случае его поведение будет описываться отдельно. Неизвестный атрибут будет проигнорирован, но может быть выведено предупреждающее сообщение.

Атрибут всегда обрамляется двойными квадратными скобками:

[[атрибут]]

Пойдём по порядку:

[[assume]]

Атрибут (доступен начиная с ) применяется к пустой операции ;. Это интерпретируется как предположение. Аргумент атрибута обязан присутствовать и иметь форму (условное_выражение). Тип выражения интерпретируется как bool, а само выражение не является вычисляемым, т.е. не меняет состояние программы. Если результат выражения интерпретируется как true, то предположение не имеет эффекта, в противном случае - поведение не определено. Предположение позволяет компилятору анализировать форму выражения и использовать этот результат для целей оптимизации программы, но это не является обязательным и может быть проигнорировано.

int divide_by_32(int x) {
  [[assume(x >= 0)]];
  return x/32;           // Машинные инструкции, сгенерированные для деления 
                         // могут пропустить обработку отрицательных чисел
}
int f(int y) {
  [[assume(++y == 43)]]; // `y` не будет увеличен,
  return y;              // выражение может быть заменено на return 42;
}

[[carries_dependency]]

Данный атрибут не изменяет смысл программы, но может приводить к генерации более эффективного кода. Атрибут может применяться как к целой функции, так и к её параметрам. Может быть полезен на системах со слабо упорядоченной архитектурой при передаче значения между вычислительными потоками. Самый сложный для понимания атрибут :) Поэтому за дополнительной информацией - на enSO.

[[deprecated]]

Позволяет отметить сущность устаревшей или небезопасной, но тем не менее пока ещё разрешённой к использованию. Может применяться к объявлению класса, typedef-имени, переменной, нестатическому члену данных, функции, пространству имён, перечислению, элементу перечисления или специализации шаблона. Атрибут может быть снабжен аргументом, заданным строковым литералом. Например:

[[deprecated("используйте функцию g()")]]
void f();

Текстовое сообщение будет использовано как подсказка при выводе соответствующего предупреждения.

[[fallthrough]]

Данный атрибут применяется к пустой операции, т.е. ;. Может быть использован только внутри switch для уведомления компилятора о задуманном программистом "проваливании" цепочки действий из одной ветки case в другую. Атрибут позволяет подавлять предупреждение компилятора, которое он может выдать, если между метками case не будет обнаружен оператор break. Часто отсутствие break может быть банальной ошибкой, возникшей по невнимательности. Пример:

switch (i)
{
    case 1:
       ... 
       [[fallthrough]]; 
    case 2:
       ...
}

[[likely]] и [[unlikely]]

Атрибуты могут быть добавлены к меткам case или операторам (statement) для подсказки компилятору, что тот или иной участок кода ожидается наиболее вероятным (likely) или, наоборот, менее вероятным (unlikely) при выполнении программы. Пример:

void g(int);
int f(int n) {
  if (n > 5) [[unlikely]] {     // n > 5 маловероятная ветка
    g(0);
    return n * 2 + 1;
  }

  switch (n) {
  case 1:
    g(1);
    [[fallthrough]];

  [[likely]] case 2:            // n == 2 более вероятное значение
    g(2);                       // нежели любое другое n
    break;
  }
  return 3;
}

[[maybe_unused]]

Используется для уведомления компилятора о том, что сущность может быть не использована в программе и следует подавлять соответствующее предупреждение. Может применяться к объявлению класса, typedef-имени, переменной, нестатическому члену данных, функции, пространству имён, перечислению или элементу перечисления. Атрибут может быть полезен при наличии отладочного кода, который не будет включён в бинарник при сборке в release режиме. Пример:

[[maybe_unused]] void f([[maybe_unused]] bool thing1,
                        [[maybe_unused]] bool thing2) {
  [[maybe_unused]] bool b = thing1 && thing2;
  assert(b);
}

Ранее приходилось использовать приведение к void для подавления возможных предупреждений.

[[nodiscard]]

Указывает на обязательность использования результата при возврате из функции. Может быть применим как к типу (при объявлении класса или перечисления), так и непосредственно к возвращаемому типу функции. Пример:

[[nodiscard]]
int f() { return 42; }
...
f(); // сообщение о том, что результат функции не использован

Явное приведение результата к void подавляет действие атрибута:

static_cast<void>(f()); // нет предупреждения о не использованном результате

Альтернативно можно использовать присваивание std::ignore:

#include <tuple>
std::ignore = f(); // нет предупреждения о не использованном результате

Начиная с C++20 можно использовать дополнительный строковый литерал для пояснения причины наличия атрибута по аналогии с атрибутом [[deprecated]].

[[noreturn]]

Говорит о том, что функция не возвращает управление. Может быть применим к объявлению функции. Актуально для функций, которые заканчивают свою работу выкидыванием исключения, выполняют вечный цикл или прерывают выполнение всей программы. Пример:

[[noreturn]] 
void f() {
    throw "error";
}

Если функция, помеченная атрибутом [[noreturn]], возвращает управление на одной из веток выполнения, то это приводит к неопределённому поведению.

[[no_unique_address]]

Указывает на то, что нестатический член данных класса является потенциально-перекрываемым (potentially-overlapping) подобъектом (не может применяться к битовым полям). Это значит что член может иметь общий адрес с другим нестатическим членом данных этого или базового класса, а заполнители, которые обычно вставляются в конец объекта, могут быть использованы для хранения других членов. Пример:

template<typename Key, typename Value,
typename Hash, typename Pred, typename Allocator>
class hash_map {
  [[no_unique_address]] Hash hasher;
  [[no_unique_address]] Pred pred;
  [[no_unique_address]] Allocator alloc;
  Bucket *buckets;
// ...
public:
// ...
};

Здесь hasher, pred и alloc могут иметь тот же адрес, что и buckets, если соответствующие им типы окажутся пустыми.

3
  • 1
    Правильно ли я понимаю, что с помощью [[no_unique_address]] можно довольно легко добиться экономии памяти? Насколько это эффективно в сравнении с использованием объединений? 6 мар 2021 в 19:56
  • @ИмяФамилия [[no_unique_address]] это для пустых типов, в которых нет членов-данных. А объединения union для разделения памяти между объектами, которые хранят данные.
    – αλεχολυτ
    27 окт 2021 в 10:20
  • Разве это не должно быть самим собой разумеющимся? Я сейчас проверил: пустые типы по умолчанию заполняются нулями, причём количество этих нулей зависит от длины других членов класса. Идиотизм какой-то. 28 окт 2021 в 12:04

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.