컴파일 타임에 사용되는 구조체

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해당 글에서는 컴파일타임에 타입 추론을 위해서 사용되는 구조체가 런타임에 성능에 관여하는지에 대해서 알아본다.

질문

If a struct is only used for type deduction through using, is it evaluated solely at compile time and doesn’t incur any runtime cost or memory usage?

ChatGPT의 말:

You’re absolutely right—all of these structs are pure, compile-time “type plumbing”, and under normal use they generate zero runtime code and occupy no memory in your final binary. Here’s why:

이를 기반으로 확인해본 예시는 다음과 같다.

#include "TypeList.hpp"
 
struct Large { char buf[1024*100]; };
 
#define CASE_1 // or #define CASE_2
 
int main() {
#ifdef CASE_1
    // purely compile-time, no instantiation
    using L = Large;
    using TL = khan::TypeList<double, char, L>;
#endif
 
#ifdef CASE_1
    // some trivial runtime work
    typename khan::TypeAt_t<TL,2> x{};
#else
    Large x{};
#endif
    x.buf[0] = 42;
    return x.buf[0];
}

GPT의 말이 사실이라면 위 둘의 ASM 코드는 정확하게 같아야한다. 메모리 할당과 런타임 실행에 영향이 없어야하기 때문이다.

테스트 결과 ASM은 다음과 같다.

	.file	"main.c"
	.text
	.section	.text.startup,"x"
	.p2align 4
	.globl	main
	.def	main;	.scl	2;	.type	32;	.endef
	.seh_proc	main
main:
.LFB17:
	subq	$40, %rsp
	.seh_stackalloc	40
	.seh_endprologue
	call	__main
	movl	$42, %eax
	addq	$40, %rsp
	ret
	.seh_endproc
	.def	__main;	.scl	2;	.type	32;	.endef
	.ident	"GCC: (MinGW-W64 x86_64-ucrt-posix-seh, built by Brecht Sanders, r3) 14.2.0"

둘 다 위와 같은 코드가 정확히 똑같게 생성되었다.

결론적으로 GPT의 말과 같이 ‘컴파일 타임에 타입 추론(deducate)을 위해서 활용된 구조체는 메모리 및 런타임 리소스에 영향을 전혀 미치지 않는다는 것을 알 수 있다.

단, 컴파일러 최적화를 -O0으로 최소화 시키는 경우, 위와 같은 동작 없이 임시변수를 모두 생성한다.