Недавно попытался найти объективную информацию по поводу того, какого типа "include guard'ы" (в собирательном смысле) сейчас целесообразно использовать в портабельном коде. К сожалению ничего толкового найти не удалось; некоторые исследования были, но они либо используют очень старые версии компиляторов, либо не позволяют сделать объективных выводов, либо рассматривают не все варианты гардов/компиляторов, которые меня интересуют. В общем решил разобраться сам. Надеюсь будет полезно общественности, в особенности тем, кто имеет отношение к стандартам кодирования.

Тестировал 3 варианта:
1. Internal include guard

#ifndef XXX
#define XXX
...
#endif

2. Pragma once

#pragma once
...

3. External include guard (больше для полноты картины)
В дополнение к internal include guard в месте включения файла:

#ifndef XXX
#include "xxx.h"
#endif

Компиляторы:
1. cl: MSVC 2008 (15.00.21022.08)
2. g++ 4.3.2
3. icl: Intel C++ Compiler 11.0.066

Структура заголовочных файлов для тестирования представляет из себя нижнюю диагональную матрицу размера N. Т.е. есть N заголовочных файлов, i-ый файл включает в себя заголовки от i+1 до N. Компилируемый cpp файл включает в себя все заголовки. Если кого интересует, запостю исходный код генератора отдельным постом. Использовал N=100, 195, 400. 195, т.к. g++ на 200 начинает выдавать ошибку компиляции.
Во время тестирования запускал компиляцию 4 раза, потом усреднял последние 3 запуска. Для замера времени использовалась внешняя команда time.

Результаты (все времена в миллисекундах):

cl

	N=100	N=195	N=400
internal include guard	375	1232	31656
pragma once	172	312	4830
external include guard	125	156	957

g++

	N=100	N=195	N=400
internal include guard	421	453	-
pragma once	452	468	-
external include guard	452	468	-

icl

	N=100	N=195	N=400
internal include guard	140	202	2045
pragma once	140	203	2028
external include guard	140	156	1232

Выводы:
Для cl pragma once даёт существенное преимущество перед internal include guard. external include guard обрабатывается ещё лучше.
g++ практически одинаково поддерживает все 3 варианта. Однако internal include guard несколько лучше остальных.
icl одинаково поддерживает internal include guard и pragma once. external include guard даёт некоторое преимущество.

Учитывая результаты и то, что pragma once использовать максимально просто и она поддерживается всеми этими компиляторами, а internal и external include guard дольше писать и есть вероятность ошибок, лично для меня вывод очевиден: использовать только pragma once.

Исходный код генератора:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <direct.h> 

int main(int argc, char** argv)
{
    size_t N = 10;
    if (argc > 1 && atoi(argv[1]) > 0)
        N = atoi(argv[1]);

    {
        char buf [1024];
        sprintf(buf, "noguard%u", N);
        _mkdir(buf);
        _chdir(buf);

        for (size_t i = 0; i != N; i += 1)
        {
            char buf [1024];
            sprintf(buf, "header_%u.h", i);
            FILE* f = fopen(buf, "w");
            for (size_t j = i + 1; j != N; j += 1)
            {
                fprintf(f, "#include \"header_%u.h\"\n", j);
            }
            fprintf(f, "\n");
            fprintf(f, "extern int i;\n\n");
            fclose(f);
        }

        FILE* f = fopen("main.cpp", "w");
        for (size_t i = 0; i != N; i += 1)
        {
            fprintf(f, "#include \"header_%u.h\"\n", i);
        }
        fprintf(f, "\n");
        fprintf(f, "int i = 0;\n\n");
        fprintf(f, "int main() {}\n\n");
        fclose(f);

        _chdir("..");
    }

    {
        char buf [1024];
        sprintf(buf, "pragma%u", N);
        _mkdir(buf);
        _chdir(buf);

        for (size_t i = 0; i != N; i += 1)
        {
            char buf [1024];
            sprintf(buf, "header_%u.h", i);
            FILE* f = fopen(buf, "w");
            fprintf(f, "#pragma once\n\n");
            for (size_t j = i + 1; j != N; j += 1)
            {
                fprintf(f, "#include \"header_%u.h\"\n", j);
            }
            fprintf(f, "\n");
            fprintf(f, "extern int i;\n\n");
            fclose(f);
        }

        FILE* f = fopen("main.cpp", "w");
        for (size_t i = 0; i != N; i += 1)
        {
            fprintf(f, "#include \"header_%u.h\"\n", i);
        }
        fprintf(f, "\n");
        fprintf(f, "int i = 0;\n\n");
        fprintf(f, "int main() {}\n\n");
        fclose(f);

        _chdir("..");
    }

    {
        char buf [1024];
        sprintf(buf, "guard%u", N);
        _mkdir(buf);
        _chdir(buf);

        for (size_t i = 0; i != N; i += 1)
        {
            char buf [1024];
            sprintf(buf, "header_%u.h", i);
            FILE* f = fopen(buf, "w");
            fprintf(f, "#ifndef GUARD_%u_H\n", i);
            fprintf(f, "#define GUARD_%u_H\n\n", i);
            for (size_t j = i + 1; j != N; j += 1)
            {
                fprintf(f, "#include \"header_%u.h\"\n", j);
            }
            fprintf(f, "\n");
            fprintf(f, "extern int i;\n\n");
            fprintf(f, "#endif\n\n", i);
            fclose(f);
        }

        FILE* f = fopen("main.cpp", "w");
        for (size_t i = 0; i != N; i += 1)
        {
            fprintf(f, "#include \"header_%u.h\"\n", i);
        }
        fprintf(f, "\n");
        fprintf(f, "int i = 0;\n\n");
        fprintf(f, "int main() {}\n\n");
        fclose(f);

        _chdir("..");
    }

    {
        char buf [1024];
        sprintf(buf, "external%u", N);
        _mkdir(buf);
        _chdir(buf);

        for (size_t i = 0; i != N; i += 1)
        {
            char buf [1024];
            sprintf(buf, "header_%u.h", i);
            FILE* f = fopen(buf, "w");
            fprintf(f, "#ifndef GUARD_%u_H\n", i);
            fprintf(f, "#define GUARD_%u_H\n\n", i);
            for (size_t j = i + 1; j != N; j += 1)
            {
                fprintf(f, "#ifndef GUARD_%u_H\n", j);
                fprintf(f, "#include \"header_%u.h\"\n", j);
                fprintf(f, "#endif\n");
            }
            fprintf(f, "\n");
            fprintf(f, "extern int i;\n\n");
            fprintf(f, "#endif\n\n", i);
            fclose(f);
        }

        FILE* f = fopen("main.cpp", "w");
        for (size_t i = 0; i != N; i += 1)
        {
            fprintf(f, "#ifndef GUARD_%u_H\n", i);
            fprintf(f, "#include \"header_%u.h\"\n", i);
            fprintf(f, "#endif\n");
        }
        fprintf(f, "\n");
        fprintf(f, "int i = 0;\n\n");
        fprintf(f, "int main() {}\n\n");
        fclose(f);

        _chdir("..");
    }
}

На самом деле, прагма — это вообще очень странное решение. Я понимаю, что препроцессор как-бы очень тупой, и в классическом варианте не знает, что он уже включал, а что нет — отсюда ifndef — define. Но когда препроцессор умнеет и начинает понимать, что он уже включал, а что нет — то нафига отдельно требовать от программиста указывать прагмы, ведь не бывает такого, чтобы один инклуд реально надо было два раза включать (ну или в крайнем случае предусмотреть отдельную директиву для РАЗРЕШЕНИЯ множественного включения). Кстати, есть мнение, что прагма обломает себе зубы на множественном включении через разные ссылки.

Здравствуйте, Vamp, Вы писали:

V>На самом деле, прагма — это вообще очень странное решение. Я понимаю, что препроцессор как-бы очень тупой, и в классическом варианте не знает, что он уже включал, а что нет — отсюда ifndef — define. Но когда препроцессор умнеет и начинает понимать, что он уже включал, а что нет — то нафига отдельно требовать от программиста указывать прагмы, ведь не бывает такого, чтобы один инклуд реально надо было два раза включать (ну или в крайнем случае предусмотреть отдельную директиву для РАЗРЕШЕНИЯ множественного включения).


Конечно же такое бывает, что один файл включают несколько раз. Очень полезно для генерации кода. Иногда из одного и того же фрагмента файла получают разный результирующий код за счёт разных наборов определенных макросов. А иногда просто "подцепляют" из файла разные фрагменты.

Когда компиляторы поумнели просто уже ничего нельзя было сделать из-за требований обратной совместимости. И тут pragma once выглядит вполне разумно, чего в ней странного?

А так в целом, меня тоже посещала мысль, что в идеальном мире надо было сделать *разрешение* многократного включения. А по-умолчанию запретить... ну собственно в Java/C# так и сделано.


V>Кстати, есть мнение, что прагма обломает себе зубы на множественном включении через разные ссылки.

Ну мненния по поводу таких моментов мало интересуют.

V>>Кстати, есть мнение, что прагма обломает себе зубы на множественном включении через разные ссылки.
R>Ну мненния по поводу таких моментов мало интересуют.
Повезло тебе

Здравствуйте, remark, Вы писали:

R>Тестировал 3 варианта:
Не хватает ещё парочки, — смеси include guards и pragma once. Имхо, так чаще пишут, чем просто отдельно include guard или только pragma once.
R>

Здравствуйте, remark, Вы писали:

R>Учитывая результаты и то, что pragma once использовать максимально просто и она поддерживается всеми этими компиляторами, а internal и external include guard дольше писать и есть вероятность ошибок, лично для меня вывод очевиден: использовать только pragma once.

R>

C pragma once есть проблема -- в CodeWarrior у этой прагмы другая семантика. Во всяком случае раньше (во времена классической MAC OS) была другая.
Конкретно такая. Она ставилась в on или в off НА ЕДИНИЦУ ТРАНСЛЯЦИИ. И влияла, соответственно, на все include в единице трансляции после своего переключения...

Кстати, лично мне, поэтому, больше всего нравится использование внутреннего гарда + pragma once.
Я использую простенький плагинчик, который добавляет новый хедер/cpp'щник к проекту. Он по шаблончику заполняет эти файлы. В частности пишет гарды, прагмы, копирайты, и краткое описание что там лежит, ну и время и дату создания + пользователя, породившего этот исходник

Здравствуйте, remark, Вы писали:

R>Учитывая результаты и то, что pragma once использовать максимально просто и она поддерживается всеми этими компиляторами, а internal и external include guard дольше писать и есть вероятность ошибок, лично для меня вывод очевиден: использовать только pragma once.

Eсли есть Visual Assist, который умеет сам вписывать internal guard'ы, то вывод совсем не очевиден

Добавил вариант guard/pragma:

#ifndef XXX
#define XXX
#ifdef USE_PRAGMA_ONCE
#pragma once
#endif
...
#endif

и pragma/guard:

#ifdef USE_PRAGMA_ONCE
#pragma once
#endif
#ifndef XXX
#define XXX
...
#endif

А так же исправил все времена для N=400, они все были слишком высокие, сейчас перемерял, получаются значительно ниже.


Результаты (все времена в миллисекундах):

cl

	N=100	N=195	N=400
internal include guard	375	1232	6615
pragma once	172	312	999
guard/pragma	172	328	1030
pragma/guard	172	327	1030
external include guard	125	156	219

g++

	N=100	N=195	N=400
internal include guard	421	453	-
pragma once	452	468	-
guard/pragma	421	468	-
pragma/guard	452	468	-
external include guard	452	468	-

icl

	N=100	N=195	N=400
internal include guard	140	202	452
pragma once	140	203	436
guard/pragma	140	203	452
pragma/guard	140	203	483
external include guard	140	156	280

Здравствуйте, remark, Вы писали:

R>Результаты (все времена в миллисекундах):

cl

	N=100	N=195	N=400
internal include guard	375	1232	31656
pragma once	172	312	4830
external include guard	125	156	957

У меня 14.00.50727.762 на N=400
internal include guard ~ 16 сек.
pragma once ~ 5 сек.

30 сек надо на N=500

Разница похоже из-за вдвое меньшего seek у HDD WD VelociRaptor (вот такое тупое решение я нашел, когда скорость компиляции начала напрягать).

Кто-нибудь может проверить на быстром твердотельном диске?

Здравствуйте, Vamp, Вы писали:

V>>>Кстати, есть мнение, что прагма обломает себе зубы на множественном включении через разные ссылки.
R>>Ну мненния по поводу таких моментов мало интересуют.
V>Повезло тебе

Я имею в виде, что оно либо работает или нет, а мнения и везение на это не влияют.

Здравствуйте, Vain, Вы писали:

V>Здравствуйте, remark, Вы писали:

R>>Тестировал 3 варианта:
V>Не хватает ещё парочки, — смеси include guards и pragma once. Имхо, так чаще пишут, чем просто отдельно include guard или только pragma once.

Сделал:
http://www.rsdn.ru/forum/cpp/3562559.1.aspx

Автор: remark
Дата: 09.10.09

ИМХО смысла большого использовать смесь нет.

Здравствуйте, D14, Вы писали:

D14>Здравствуйте, remark, Вы писали:

R>>Учитывая результаты и то, что pragma once использовать максимально просто и она поддерживается всеми этими компиляторами, а internal и external include guard дольше писать и есть вероятность ошибок, лично для меня вывод очевиден: использовать только pragma once.

D14>Eсли есть Visual Assist, который умеет сам вписывать internal guard'ы, то вывод совсем не очевиден

Ну а плюсы-то какие?
Заткнули проблемы с муторностью набора инклюд гардов. Осталась проблема медленной компиляции. Осталась проблема, если файл скопи-пастили. Осталась проблема, если надо работать на машине, где не установлен Assist. Осталась проблема, если у других членов команды не установлен Assist. Плюсов не появилось.
ИМХО решение не выглядит очень сильным.

Здравствуйте, Erop, Вы писали:

R>>Учитывая результаты и то, что pragma once использовать максимально просто и она поддерживается всеми этими компиляторами, а internal и external include guard дольше писать и есть вероятность ошибок, лично для меня вывод очевиден: использовать только pragma once.

E>C pragma once есть проблема -- в CodeWarrior у этой прагмы другая семантика. Во всяком случае раньше (во времена классической MAC OS) была другая.
E>Конкретно такая. Она ставилась в on или в off НА ЕДИНИЦУ ТРАНСЛЯЦИИ. И влияла, соответственно, на все include в единице трансляции после своего переключения...

E>Кстати, лично мне, поэтому, больше всего нравится использование внутреннего гарда + pragma once.
E>Я использую простенький плагинчик, который добавляет новый хедер/cpp'щник к проекту. Он по шаблончику заполняет эти файлы. В частности пишет гарды, прагмы, копирайты, и краткое описание что там лежит, ну и время и дату создания + пользователя, породившего этот исходник

Универсального решения тут наверное и нет. Каждому решать самому.
Если надо работать со старым CodeWarrior, ну что ж...

Здравствуйте, gear nuke, Вы писали:

GN>У меня 14.00.50727.762 на N=400
GN>internal include guard ~ 16 сек.
GN>pragma once ~ 5 сек.

GN>30 сек надо на N=500

GN>Разница похоже из-за вдвое меньшего seek у HDD WD VelociRaptor (вот такое тупое решение я нашел, когда скорость компиляции начала напрягать).

GN>Кто-нибудь может проверить на быстром твердотельном диске?

Вот тут я перемерил для N=400:
http://www.rsdn.ru/forum/cpp/3562559.1.aspx

Автор: remark
Дата: 09.10.09

Для cl, N=400, internal include guard — 6615, pragma once — 999.
Диск — обычный SATA винчестер.

R>Я имею в виде, что оно либо работает или нет, а мнения и везение на это не влияют.
А оно работает? Я просто не представляю, как оно может разрулить жесткие ссылки.

Тестовая платформа

zaufi ~ $ uname -a
Linux zaufi 2.6.31-gentoo-r1 #1 SMP PREEMPT Tue Sep 29 05:14:19 MSD 2009 x86_64 Intel(R) Core(TM)2 Duo CPU T7300 @ 2.00GHz GenuineIntel GNU/Linux

zaufi ~ $ g++ --version | head -n 1
g++ (Gentoo 4.4.1 p1.0) 4.4.1

# это флаги с которыми собран сам компилятор
zaufi ~ $ cat /etc/paludis/bashrc | grep CFLAGS | head -n 1
CFLAGS="-march=native -O2 -pipe -ftree-vectorize -falign-jumps=64 -falign-functions=64 -minline-stringops-dynamically"

zaufi ~ $ sudo hdparm -t /dev/sda

/dev/sda:
 Timing buffered disk reads:  174 MB in  3.01 seconds =  57.73 MB/sec

zaufi ~ $ mount | grep /dev/root
/dev/root on / type reiserfs (rw,noatime)

Результаты (все времена в миллисекундах):

в таблице приведены средние результаты после 5ти измерений. как и в оригинальном эксперименте сначала была выполнена "прогревочная" компиляция результат которой не вошел в среднее арифметическое.

g++-4.4.1

	N=100	N=195	N=400
internal include guard	89	96	-
pragma once	82	100	-
external include guard	84	109	-

Выводы:

родная ОС для GNU gcc все таки линукс

Здравствуйте, remark, Вы писали:

R>>> internal и external include guard дольше писать и есть вероятность ошибок, лично для меня вывод очевиден: использовать только pragma once.
D14>>Eсли есть Visual Assist, который умеет сам вписывать internal guard'ы, то вывод совсем не очевиден
R>Ну а плюсы-то какие?
R>Заткнули проблемы с муторностью набора инклюд гардов.
R>Осталась проблема медленной компиляции.
А кто определил, что причиной медленной компиляции является повторное включение?
Медленная компиляция в первую очередь обусловлена сложностью синтаксиса С++ и выразительностью compile-time средств языка, позволяющих сделать время компиляции сколь угодно большим при сохранения компактности исходного кода.
Например, какую часть займет обработка include в таком фрагменте? Ноль целых хрен десятых.

#include <iostream>
template <int i> struct L;
template <int i> struct R;
template <> struct L<0>{enum{val=0};};
template <> struct R<0>{enum{val=0};};
template <int i> struct L:virtual L<i-1>,virtual R<i-1>{enum{val=L<i-1>::val+R<i-1>::val};};
template <int i> struct R:virtual L<i-1>,virtual R<i-1>{enum{val=L<i-1>::val+R<i-1>::val};};
int main()
{
   const int x=L<30>::val;
   std::cout << x << std::endl;
   return 0;
}

R>Осталась проблема, если файл скопи-пастили.
Ну, положим даже решили одну и энного количества проблем, которые могут возникнуть при копипасте.

R>Осталась проблема, если надо работать на машине, где не установлен Assist. Осталась проблема, если у других членов команды не установлен Assist. Плюсов не появилось.

Тогда ой.

Здравствуйте, remark, Вы писали:

R>Вот тут я перемерил для N=400:
R>http://www.rsdn.ru/forum/cpp/3562559.1.aspx

Автор: remark
Дата: 09.10.09

R>Для cl, N=400, internal include guard — 6615, pragma once — 999.

Интересно, откуда взялась такая погрешность измерений. Или за счёт чего разные цифры?

Здравствуйте, gear nuke, Вы писали:

GN>Здравствуйте, remark, Вы писали:

R>>Вот тут я перемерил для N=400:
R>>http://www.rsdn.ru/forum/cpp/3562559.1.aspx

Автор: remark
Дата: 09.10.09

R>>Для cl, N=400, internal include guard — 6615, pragma once — 999.

GN>Интересно, откуда взялась такая погрешность измерений. Или за счёт чего разные цифры?

Я подозреваю, что первый раз я включил режим пониженного энергопотребления. Или фрагментация диска запустилась.

Здравствуйте, remark, Вы писали:

R>Недавно попытался найти объективную информацию по поводу того, какого типа "include guard'ы" (в собирательном смысле) сейчас целесообразно

Есть небольшая проблема в том что pragma once не везде работает.
В моей версии Codewarrior for Wii если написать
#include "mycoolheader.h"
#include "./mycoolheader.h"

то он включится 2 раза.
с ifdef'ами все ОК.
Понятно что баг препроцессора, но иногда такие моменты встречаются в случае компиляции специфичными средами.

Добавлю, что добавление комментариев перед внутренним гардом в gcc не меняет скорости компиляции. Что-то мне сдаётся, что в gcc вообще оптимизации инклюдов нет... Кто знает точно?

Здравствуйте, skeptik_, Вы писали:

_>Добавлю, что добавление комментариев перед внутренним гардом в gcc не меняет скорости компиляции. Что-то мне сдаётся, что в gcc вообще оптимизации инклюдов нет... Кто знает точно?

всё в нем есть (читайте доки, они рулез):

CPP optimizes even further. It remembers when a header file has a wrapper `#ifndef'. If a subsequent `#include' specifies that header, and the macro in the `#ifndef' is still defined, it does not bother to rescan the file at all.

You can put comments outside the wrapper. They will not interfere with this optimization.

http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.4.1/cpp/Once_002dOnly-Headers.html#Once_002dOnly-Headers

You will always get what you always got
  If you always do  what you always did

Здравствуйте, remark, Вы писали:

R>Для замера времени использовалась внешняя команда time.
А есть под винду? В своё время искал, не нашёл.

Здравствуйте, byleas, Вы писали:

R>>Для замера времени использовалась внешняя команда time.

B>А есть под винду? В своё время искал, не нашёл.

Я из Cygwin использовал.