Чому лямбди можуть бути оптимізовані компілятором, ніж звичайні функції?

У своїй книзі The C++ Standard Library (Second Edition)Ніколай Йосуттіс зазначає, що лямбди можна краще оптимізувати компілятором, ніж звичайні функції.

Крім того, компілятори C ++ оптимізують лямбдаси краще, ніж вони виконують звичайні функції. (Сторінка 213)

Чому так?

Я думав, що якщо мова йде про вкладиші, то більше не повинно бути різниці. Єдиною причиною, про яку я міг подумати, є те, що компілятори можуть мати кращий локальний контекст з лямбдами, і такі можуть зробити більше припущень та зробити більше оптимізацій.

Причина полягає в тому, що лямбди є функціональними об'єктами тому передача їх у шаблон функції буде інстанціювати нову функцію спеціально для цього об’єкта. Таким чином, компілятор може тривіально вбудувати лямбда-дзвінок.

Для функцій, з іншого боку, застосовується старий застереження: вказівник функції передається до шаблону функцій, а у компіляторів традиційно виникає багато проблем з викликом викликів за допомогою функціональних покажчиків. Вони теоретично можуть бути накресленими, але лише в тому випадку, якщо навколишня функція також вкладена.

Як приклад, розглянемо наступний шаблон функції:

template <typename Iter, typename F>
void map(Iter begin, Iter end, F f) {
    for (; begin != end; ++begin)
        *begin = f(*begin);
}

Називаючи це лямбда таким чином:

int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
map(begin(a), end(a), [](int n) { return n * 2; });

Результати цієї інстанції (створеної компілятором):

template <>
void map<int*, _some_lambda_type>(int* begin, int* end, _some_lambda_type f) {
    for (; begin != end; ++begin)
        *begin = f.operator()(*begin);
}

… Компілятор знає _some_lambda_type::operator ()і може вбудовувати дзвінки до нього тривіально. (А виклик функції mapз будь-якою іншою лямбдаю створив би нову інстанціюmap оскільки кожна лямбда має різний тип.)

Але при виклику за допомогою вказівника функції екземпляр виглядає так:

template <>
void map<int*, int (*)(int)>(int* begin, int* end, int (*f)(int)) {
    for (; begin != end; ++begin)
        *begin = f(*begin);
}

… І тут fвказується на іншу адресу для кожного виклику до, mapі тому компілятор не може вбудовувати дзвінки, fякщо оточуючий виклик mapтакож не був вкладений, щоб компілятор міг вирішити fодну конкретну функцію.

Тому що, коли ви передаєте "функцію" алгоритму, ви насправді передаєте вказівник на функцію, тому він повинен робити непрямий виклик через вказівник на функцію. Коли ви використовуєте лямбда, ви передаєте об'єкт в екземпляр шаблону, спеціально створений для цього типу, а виклик функції лямбда - це прямий дзвінок, а не виклик через покажчик функції, тому набагато більше шансів бути вкладеним.