GN⁺: {fmt} 축소: 이진 크기 14k로 줄이고 C++ 런타임 제거

{fmt} 라이브러리의 바이너리 크기 최적화

• {fmt} 라이브러리 소개

  • {fmt}는 작은 바이너리 크기로 유명한 포맷팅 라이브러리임
  • IOStreams, Boost Format, tinyformat 등과 비교해 함수 호출당 코드 크기가 훨씬 작음
  • 타입 소거(type erasure)를 통해 템플릿 부하를 최소화함

• 타입 소거를 통한 포맷팅

  • format 함수는 vformat 함수로 작업을 위임함
  • 출력 반복자와 다른 출력 타입도 특별히 설계된 버퍼 API를 통해 타입 소거됨
  • 템플릿 사용을 최소화하여 바이너리 크기와 빌드 시간을 줄임

• 예제 코드

  #include <fmt/base.h>
  int main() { fmt::print("The answer is {}.", 42); }
  

  • 위 코드는 IOStreams 코드보다 훨씬 작은 크기로 컴파일됨
  • printf와 비교해도 크기가 비슷하며, 런타임 타입 안전성을 제공함

• 바이너리 크기 최적화

  • 2020년에 라이브러리 크기를 100kB 이하로 줄이는 작업을 수행함
  • 최신 버전(11.0.2)의 바이너리 크기는 75kB임
  • 로케일 지원을 비활성화하면 크기를 71kB로 줄일 수 있음

• Bloaty 도구를 사용한 분석

  • 숫자 포맷팅, 특히 부동 소수점 숫자 포맷팅이 큰 부분을 차지함
  • 부동 소수점 지원이 필요하지 않다면 이를 비활성화할 수 있음

• 타입별 포맷팅 최적화

  • FMT_BUILTIN_TYPES 매크로를 0으로 설정하여 int 타입만 특별히 처리하고 나머지 타입은 확장 API를 통해 처리함
  • 이 방법으로 바이너리 크기를 31kB로 줄일 수 있음

• 로케일 아티팩트 제거

  • FMT_USE_LOCALE 매크로를 사용하여 로케일 아티팩트를 제거하면 크기를 27kB로 줄일 수 있음

• 속도와 크기 간의 트레이드오프

  • FMT_OPTIMIZE_SIZE 매크로를 사용하여 크기를 최적화하면 바이너리 크기를 23kB로 줄일 수 있음

• C++ 표준 라이브러리 의존성 제거

  • 예외를 비활성화하고 -nodefaultlibs 옵션을 사용하여 C++ 런타임 의존성을 제거함
  • malloc과 free를 사용하는 커스텀 할당자를 도입하여 바이너리 크기를 14kB로 줄일 수 있음

• 결과 확인

  • ldd 명령어를 사용하여 C++ 런타임 의존성이 제거되었음을 확인함

GN⁺의 정리

• {fmt} 라이브러리는 작은 바이너리 크기와 런타임 타입 안전성을 제공하는 포맷팅 라이브러리임
• 타입 소거와 매크로 설정을 통해 바이너리 크기를 크게 줄일 수 있음
• C++ 표준 라이브러리 의존성을 제거하여 임베디드 시스템에서도 효율적으로 사용할 수 있음
• 비슷한 기능을 제공하는 라이브러리로는 IOStreams, Boost Format, tinyformat 등이 있음