Perché l'allocazione iniziale di C ++ è molto più grande di quella di C?

Quando si utilizza lo stesso codice, la semplice modifica del compilatore (da un compilatore C a un compilatore C ++) cambierà la quantità di memoria allocata. Non sono del tutto sicuro del perché questo sia e vorrei capirlo di più. Finora la migliore risposta che ho ricevuto è "probabilmente i flussi I / O", che non è molto descrittivo e mi fa meravigliare dell'aspetto "non paghi per ciò che non usi" del C ++.

Sto usando i compilatori Clang e GCC, rispettivamente versioni 7.0.1-8 e 8.3.0-6. Il mio sistema è in esecuzione su Debian 10 (Buster), più recente. I parametri di riferimento vengono eseguiti tramite il massiccio di Valgrind.

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello, world!\n");
    return 0;
}

Il codice utilizzato non cambia, ma se compilo come C o come C ++, cambia i risultati del benchmark Valgrind. I valori rimangono coerenti tra i compilatori, tuttavia. Le allocazioni di runtime (picco) per il programma sono le seguenti:

• GCC (C): 1.032 byte (1 KB)
• G ++ (C ++): 73.744 byte, (~ 74 KB)
• Clang (C): 1.032 byte (1 KB)
• Clang ++ (C ++): 73.744 byte (~ 74 KB)

Per la compilazione, utilizzo i seguenti comandi:

clang -O3 -o c-clang ./main.c
gcc -O3 -o c-gcc ./main.c

clang++ -O3 -o cpp-clang ./main.cpp
g++ -O3 -o cpp-gcc ./main.cpp

Per Valgrind, corro valgrind --tool=massif --massif-out-file=m_compiler_lang ./compiler-langsu ogni compilatore e lingua, quindi ms_printper visualizzare i picchi.

Sto facendo qualcosa di sbagliato qui?

L'utilizzo dell'heap proviene dalla libreria standard C ++. Alloca memoria per l'utilizzo interno della libreria all'avvio. Se non ci si collega a questo, non ci dovrebbe essere alcuna differenza tra la versione C e C ++. Con GCC e Clang, puoi compilare il file con:

g ++ -Wl, - secondo necessità main.cpp

Questo indicherà al linker di non collegarsi a librerie inutilizzate. Nel codice di esempio, la libreria C ++ non viene utilizzata, pertanto non deve essere collegata alla libreria standard C ++.

Puoi anche testarlo con il file C. Se compili con:

gcc main.c -lstdc ++

L'utilizzo dell'heap riapparirà, anche se hai creato un programma C.

L'uso dell'heap dipende ovviamente dalla specifica implementazione della libreria C ++ che stai utilizzando. Nel tuo caso, questa è la libreria GNU C ++, libstdc ++ . Altre implementazioni potrebbero non allocare la stessa quantità di memoria o potrebbero non allocare alcuna memoria (almeno non all'avvio.) La libreria LLVM C ++ ( libc ++ ), ad esempio, non esegue l'allocazione dell'heap all'avvio, almeno sul mio Linux macchina:

clang ++ -stdlib = libc ++ main.cpp

L'uso dell'heap è lo stesso di non collegarsi affatto contro di esso.

(Se la compilazione fallisce, probabilmente libc ++ non è installato. Il nome del pacchetto di solito contiene "libc ++" o "libcxx".)

Né GCC né Clang sono compilatori: in realtà sono programmi driver per toolchain. Ciò significa che invocano il compilatore, l'assemblatore e il linker.

Se si compila il codice con un compilatore C o C ++, verrà prodotto lo stesso assembly. L'assemblatore produrrà gli stessi oggetti. La differenza è che il driver della toolchain fornirà input diversi al linker per le due diverse lingue: diversi startup (C ++ richiede codice per eseguire costruttori e distruttori per oggetti con durata di archiviazione statica o thread-locale a livello di spazio dei nomi e richiede l'infrastruttura per lo stack frame per supportare lo svolgimento durante l'elaborazione delle eccezioni, ad esempio), la libreria standard C ++ (che ha anche oggetti di durata dell'archiviazione statica a livello di spazio dei nomi) e probabilmente librerie di runtime aggiuntive (ad esempio libgcc con la sua infrastruttura di svolgimento dello stack).

In breve, non è il compilatore che causa l'aumento dell'ingombro, è il collegamento di cose che hai scelto di usare scegliendo il linguaggio C ++.

È vero che il C ++ ha la filosofia "paga solo per ciò che usi", ma usando il linguaggio lo paghi. È possibile disabilitare parti del linguaggio (RTTI, gestione delle eccezioni) ma non si utilizza più C ++. Come menzionato in un'altra risposta, se non si utilizza affatto la libreria standard è possibile indicare al driver di lasciarlo fuori (--Wl, - secondo necessità) ma se non si intende utilizzare nessuna delle funzionalità del C ++ o della sua libreria, perché scegli il C ++ come linguaggio di programmazione?