C++中的宏自动生成变量。

Question

我有下面的代码，这是我用针尖工具编写的C++ --这是一个代码的一部分，它生成一个单核系统的ITLB部分。我试图调整上面的代码，以使它与多核(例如4)一起工作。

#define CORE_NUM 4

namespace ITLB
{
    // instruction TLB: 4 kB pages, 32 entries, fully associative
    const UINT32 lineSize = 4*KILO;
    const UINT32 cacheSize = 32 * lineSize;
    const UINT32 associativity = 32;
    const CACHE_ALLOC::STORE_ALLOCATION allocation = CACHE_ALLOC::STORE_ALLOCATE;

    const UINT32 max_sets = cacheSize / (lineSize * associativity);
    const UINT32 max_associativity = associativity;

    typedef CACHE_ROUND_ROBIN(max_sets, max_associativity, allocation) CACHE;
}
LOCALVAR ITLB::CACHE itlb("ITLB 0", ITLB::cacheSize, ITLB::lineSize, ITLB::associativity);

我想自动生成以下内容：

LOCALVAR ITLB::CACHE itlb_0("ITLB 0", ITLB::cacheSize, ITLB::lineSize, ITLB::associativity);
LOCALVAR ITLB::CACHE itlb_1("ITLB 1", ITLB::cacheSize, ITLB::lineSize, ITLB::associativity);
LOCALVAR ITLB::CACHE itlb_2("ITLB 2", ITLB::cacheSize, ITLB::lineSize, ITLB::associativity);
LOCALVAR ITLB::CACHE itlb_3("ITLB 3", ITLB::cacheSize, ITLB::lineSize, ITLB::associativity);

因为CORE_NUM = 4，我想可能的解决方案是MACROS！有什么帮助吗？我不太熟悉宏的使用，有人能给我一个可能的解决方案吗？

Answer 1

生成以序列号结尾的变量名的方法是使用宏。但是，这种方法通常会使代码复杂化。使用您可以索引的内容更干净，这是我的建议。正如Peter所指出的，在编译时知道大小和性能至关重要时，固定大小数组应该是最好的选择。在其他情况下，可能适合使用std::vector或其他集合类。

注: LOCALVAR似乎扩展到静态。如果希望将对变量的访问限制为单个源文件，则必须适当地修改我的示例。

备选案文1：

C++11，避免了预处理的复杂性，使用了std::vector。

若要将固定大小的数组替换为std::vector，而不进入预处理器，则需要ITLB::CACHE具有默认构造函数(当前情况不是这样)，并正确复制可分配(未选中)。

在.h中：

#include <string>
#include <vector>
// other includes

#define CORE_NUM 4

class ItlbCachePool
{
public:
    ItlbCachePool() 
    {
        std::string namePrefix("ITLB ");
        for ( std::size_t i = 0; i < CORE_NUM; ++i )
        {
            pool.emplace_back( 
                namePrefix + std::to_string(i), 
                ITLB::cacheSize, 
                ITLB::lineSize, 
                ITLB::associativity);
        }
    }

    ITLB::CACHE &operator[](std::size_t index)       
    { 
        return pool[index]; 
    }

    const ITLB::CACHE &operator[](std::size_t index) const 
    { 
        return pool[index]; 
    }

private:
    std::vector<ITLB::CACHE> pool;
};

extern ItlbCachePool itlibs;

在.cpp中

// ...
ItlbCachePool itlibs;

用法：

const BOOL itlbHit = itlbs[coreIndex].AccessSingleLine(addr, accessType); 

您可能希望在此基础上添加边界检查，并将其转换为单例。您也可以对此进行调整，以便在运行时确定内核的数量。

请注意，在构造之后，无法将元素添加到私有向量中。这将防止向量重新分配，并使对某些客户端代码可能创建的向量元素的指针/引用无效。

备选案文2：

生成一个裸数组，需要Boost库来处理预处理前的复杂性：

在.h中

#define CORE_NUM 4
extern ITLB::CACHE itlbs[CORE_NUM];

在.cpp中

#include <boost/preprocessor/iteration/local.hpp>

// white space required before "(" on next line
#define BOOST_PP_LOCAL_LIMITS     (0, CORE_NUM - 1)
#define BOOST_PP_LOCAL_MACRO(n)   \
    ITLB::CACHE( \
    "ITLB " #n, ITLB::cacheSize, ITLB::lineSize, ITLB::associativity),
ITLB::CACHE itlbs[] = 
    {
#include BOOST_PP_LOCAL_ITERATE()
    };

用法：

const BOOL itlbHit = itlbs[coreIndex].AccessSingleLine(addr, accessType); 

Answer 2

是否需要每个ITLB对象来实际存储cacheSize、lineSize等常量？除非您是在模拟异构多核(big.LITTLE)，否则这似乎是一种巨大的浪费。

最好设置一下，这样使用这些对象的代码就可以看到ITLB::associativity常量。

正如answer的答案所示，您应该使用一个向量或其他东西来保存ITLB，这样您就可以迭代它们，而不必复制/粘贴代码来使用四个不同名称的变量。

由于内核的数量也是编译时常量，所以应该使用数组，而不是std::vector，因此与访问单个变量相比，没有任何开销。

您可能也不应该在对象中存储std::string名称。将它们放在数组中可以通过进行指针运算来找到其编号：

#include <iostream>
#include <cstdint>
#define MAX_CORE 4

struct ITLB {
    static const uint32_t page_size = 4*1024;
    static const uint32_t cacheSize = 32 * page_size;
    static const uint32_t associativity = 32;
    static const uint32_t max_sets = cacheSize / (page_size * associativity);

    // probably make this private
    struct { uint64_t from, to; } entries[max_sets][associativity];
    // write a default constructor if you want
};

static ITLB all_itlbs[MAX_CORE];  // or initialize with  = { ... };

void foo(ITLB *itlb) {
    std::cout << "Caller passed the ITLB for core " << itlb - all_itlbs;
    std::cout << "\nIts associativity is " << itlb->associativity << '\n';
}

这使得ITLB是一种POD类型，在某些情况下可能会让编译器编写更好的代码。

使用static const成员编写代码可以让您编写类似于int foo = itlb->associativity;的代码，并使其成为编译时常量。但是，如果不更改代码的用户，ITLB::page_size可能是一个非静态成员变量。代码的用户不必更改以支持异构的ITLB。

您需要注意访问ITLB::entries的方式。如果associativity不是编译时常量，那么它不能只是一个多维数组。您仍然可以使用一个固定大小的数组，如果您使用像entries[set * associativity + way_within_set]这样索引的平面数组来“模拟”多维数组，那么较小的TLB就会留下一些未使用的TLBs。

顺便说一句，这个associativity+<<+!'\n!'; } ')),filterAsm:(commentOnly:!t,directives:!t,intel:!t,labels:!t),version:3)">实际上，正如您从asm中看到的那样，itlb - all_itlbs计算只是变成减法和右移9(因为sizeof(ITLB)是512)。

Answer 3

也许这能帮到你

#define fun(a, b, num) LOCALVAR ITLB::CACHE a ## num (#b " " #num, ITLB::cacheSize, ITLB::lineSize, ITLB::associativity)
fun(itlb_, ITLB, 0); 
fun(itlb_, ITLB, 1); 
fun(itlb_, ITLB, 2); 
fun(itlb_, ITLB, 3); 

将扩展到

LOCALVAR ITLB::CACHE itlb_0 ("ITLB" " " "0", ITLB::cacheSize, ITLB::lineSize, ITLB::associativity);
LOCALVAR ITLB::CACHE itlb_1 ("ITLB" " " "1", ITLB::cacheSize, ITLB::lineSize, ITLB::associativity);
LOCALVAR ITLB::CACHE itlb_2 ("ITLB" " " "2", ITLB::cacheSize, ITLB::lineSize, ITLB::associativity);
LOCALVAR ITLB::CACHE itlb_3 ("ITLB" " " "3", ITLB::cacheSize, ITLB::lineSize, ITLB::associativity);

"ITLB“”"0“部分与"ITLB 0”相当。

不那么优雅，也可能很丑，但它能像你想的那样工作。