Переваги вбудованих функцій в C ++?

Які переваги / недоліки використання вбудованих функцій в C ++? Я бачу, що це лише збільшує продуктивність для коду, який видає компілятор, але з оптимізованими сьогодні компіляторами, швидкими процесорами, величезною пам'яттю тощо (не так, як у 1980 р. <Де пам'яті було дефіцитно і все повинно вміщуватися в 100 КБ пам'яті), що переваги чи справді вони мають сьогодні?

Вбудовані функції швидше, тому що вам не потрібно натискати та висувати речі стека, як параметри та повернення адреси; однак це робить ваш бінарний трішки більшим.

Чи має це суттєва різниця? Мало помітно на сучасному обладнанні для більшості. Але це може змінити значення, чого достатньо для деяких людей.

Позначення чогось вбудованого не дає гарантії, що воно буде вбудованим. Це просто пропозиція до компілятора. Іноді це неможливо, наприклад, коли у вас є віртуальна функція або коли є рекурсія. І іноді компілятор просто вирішує не використовувати його.

Я можу побачити таку ситуацію, яка робить помітну різницю:

inline int aplusb_pow2(int a, int b) {
  return (a + b)*(a + b) ;
}

for(int a = 0; a < 900000; ++a)
    for(int b = 0; b < 900000; ++b)
        aplusb_pow2(a, b);

Переваги

• Вклавши свій код там, де це потрібно, ваша програма буде витрачати менше часу на виклик функцій та повернення частин. Передбачається, що ваш код стане швидшим, навіть якщо він збільшується (див. Нижче). Приклад ефективного вбудовування може бути вбудованим дрібничним аксесуаром.
• Позначивши його як вбудований, ви можете помістити визначення функції у файл заголовка (тобто воно може бути включено до декількох одиниць компіляції, без скарга скарга)

Недоліки

• Це може збільшити ваш код (тобто якщо ви використовуєте вбудований для нетривіальних функцій). Таким чином, це може спровокувати пейджинг та перемогти оптимізацію компілятора.
• Це трохи розбиває вашу інкапсуляцію, тому що це піддається внутрішній обробці вашого об'єкта (але тоді, кожен "приватний" член теж). Це означає, що ви не повинні використовувати вбудовування в шаблоні PImpl.
• Це трохи розбиває вашу інкапсуляцію 2: Вбудована C ++ вирішується під час компіляції. Це означає, що якщо ви зміните код вбудованої функції, вам потрібно буде перекомпілювати весь код, використовуючи його, щоб бути впевненим, що він буде оновлений (з тієї ж причини, я уникаю значень за замовчуванням для параметрів функції)
• При використанні в заголовку він збільшує файл заголовка і, таким чином, розбавляє цікаву інформацію (наприклад, список методів класу) кодом, про який користувач не піклується (це є причиною того, що я оголошую вбудовані функції всередині клас, але визначимо його в заголовку після тіла класу, а ніколи в тілі класу).

Магія магії

• Компілятор може або не може вбудовувати функції, які ви позначили як вбудовані; він також може вирішити вбудовувати функції, не позначені як вбудовані під час компіляції чи зв’язування.
• Inline працює як контрольована компілятором копія / паста, що сильно відрізняється від макросу попереднього процесора: макрос буде насильно вкладений, забруднить усі простори імен та код, його не буде легко відладжувати, і це буде зроблено навіть якщо компілятор визнав би це неефективним.
• Кожен метод класу, визначений всередині самого класу, вважається "вбудованим" (навіть якщо компілятор все-таки може вирішити не вбудовувати його
• Віртуальні методи не повинні бути незрозумілими. Однак іноді, коли компілятор може точно знати тип об'єкта (тобто об’єкт був оголошений і побудований всередині одного і того ж органу функції), навіть віртуальна функція буде вписана, оскільки компілятор точно знає тип об'єкта.
• Методи / функції шаблонів не завжди вбудовані (їх наявність у заголовку не зробить їх автоматично вбудованими).
• Наступним кроком після "inline" є метапрограмування шаблонів. Тобто, "вставляючи" ваш код під час компіляції, іноді компілятор може вивести кінцевий результат функції ... Тож складний алгоритм іноді може бути зведений до свого роду return 42 ;оператора. Це для мене надзвичайна думка . У реальному житті це трапляється рідко, це збільшує час компіляції, не розмиває ваш код і зробить ваш код швидшим. Але як грааль, не намагайтеся застосовувати його скрізь, оскільки більшість обробок не можна вирішити таким чином ... Все-таки це круто все одно ...
  :-p

В архаїчних C і C ++, inlineце як register: пропозиція (не що інше, як пропозиція) компілятору про можливу оптимізацію.

У сучасному C ++ inlineповідомляє лінкер, що якщо в різних одиницях перекладу знайдено кілька визначень (а не декларацій), вони всі однакові, і лінкер може вільно зберігати одне і відкидати всі інші.

inline є обов'язковим, якщо функція (незалежно від того, наскільки складна чи "лінійна") визначена у файлі заголовка, щоб дозволити декільком джерелам включити її без отримання помилки "множинного визначення".

Функції учасників, визначені в класі, за замовчуванням є "вбудованими", як і шаблонні функції (на відміну від глобальних функцій).

//fileA.h
inline void afunc()
{ std::cout << "this is afunc" << std::endl; }

//file1.cpp
#include "fileA.h"
void acall()
{ afunc(); }

//main.cpp
#include "fileA.h"
void acall();

int main()
{ 
   afunc(); 
   acall();
}

//output
this is afunc
this is afunc

Зверніть увагу на включення fileA.h у два .cpp-файли, в результаті чого з'являються два екземпляри afunc(). Лінкер відкине один з них. Якщо не inlineвказано, лінкер подасть скаргу.

Вкладиш - це пропозиція для компілятора, яку він може ігнорувати. Він ідеально підходить для невеликих шматочків коду.

Якщо ваша функція вбудована, вона в основному вставляється в код, куди їй робиться виклик функції, а не фактично викликає окрему функцію. Це може допомогти зі швидкістю, оскільки вам не потрібно робити дійсний дзвінок.

Він також допомагає процесорам з конвеєрним рухом, оскільки їм не доведеться перезавантажувати конвеєр новими інструкціями, викликаними викликом.

Єдиним недоліком є ​​можливий збільшений розмір бінарних файлів, але, поки функцій мало, це не матиме великого значення.

Я схильний залишати такі рішення сьогодні компіляторам (ну, розумним - все одно). Люди, які їх писали, як правило, мають набагато більш детальні знання про основні архітектури.

Вбудована функція - це техніка оптимізації, що використовується компіляторами. Можна просто додати ключове слово вбудований до прототипу функції, щоб зробити функцію вбудованою. Вбудована функція доручає компілятору вставити повне тіло функції, де б ця функція не використовувалася в коді.

Переваги: ​​-

1. Для цього не потрібна функція виклику накладних витрат.

2. Він також зберігає накладні витрати змінних push / pop на стеку, при цьому функція викликає.

3. Це також зберігає накладні витрати на зворотний дзвінок від функції.

4. Це збільшує локальність посилання за допомогою кешу інструкцій.

5. Після вбудовування компілятор також може застосувати внутрішньопроцедуальну оптимізацію, якщо зазначено. Це найважливіший; таким чином компілятор тепер може зосередитись на усуненні мертвого коду, може надати більше навантаження на прогнозування гілок, усунення індукційних змінних тощо.

Щоб дізнатися більше про нього, ви можете перейти за цим посиланням http://tajendrasengar.blogspot.com/2010/03/what-is-inline-function-in-cc.html

Я хотів би додати, що вбудовані функції мають вирішальне значення при створенні спільної бібліотеки. Без функції маркування вбудований, він буде експортований у бібліотеку у двійковій формі. Він також буде присутній у таблиці символів, якщо він експортується. З іншого боку, вбудовані функції не експортуються, ні до бібліотечних бінарних файлів, ні до таблиці символів.

Це може бути критично важливим для завантаження бібліотеки під час виконання. Він також може потрапляти в бібліотеки, що знають бінарні файли. У таких випадках не використовуйте inline.

Під час оптимізації багато компіляторів будуть вбудовувати функції, навіть якщо ви їх не позначили. Як правило, потрібно позначати функції як вбудовані, лише якщо ви знаєте щось, що компілятор не робить, оскільки він може приймати правильне рішення сам.

inlineдозволяє розмістити визначення функції у файлі заголовка, а #includeцей заголовок у декількох вихідних файлах, не порушуючи одне правило визначення.

Взагалі кажучи, ці дні, коли будь-який сучасний компілятор піклується про те, щоб укласти щось, - це в значній мірі марна трата часу. Компілятор повинен фактично оптимізувати всі ці міркування для вас за допомогою власного аналізу коду та вашої специфікації оптимізаційних прапорів, переданих компілятору. Якщо вам важлива швидкість, скажіть компілятору оптимізувати швидкість. Якщо ви дбаєте про простір, скажіть компілятору оптимізувати простір. Як і інша відповідь на це, гідний компілятор навіть автоматично вводиться, якщо це дійсно має сенс.

Крім того, як заявили інші, використання inline нічого не гарантує. Якщо ви хочете гарантувати це, вам доведеться визначити макрос замість вбудованої функції, щоб зробити це.

Коли вбудувати та / або визначити макрос для примусового включення? - Тільки тоді, коли у вас є продемонстроване та необхідне доведене збільшення швидкості для критичного розділу коду, який, як відомо, впливає на загальну продуктивність програми.

Справа не в роботі. І C ++, і C використовуються для вбудованого програмування, сидячи поверх апаратних засобів. Якщо ви, наприклад, пишете обробник переривань, вам потрібно переконатися, що код може бути виконаний відразу, не змінюючи додаткові регістри та / або сторінки пам'яті. Це коли корисний Inline. Хороші компілятори роблять деякі "вкладки" самі, коли потрібна швидкість, але "inline" змушує їх.

Випали в тій же проблемі з вбудованими функціями в такі бібліотеки. Здається, що вбудовані функції не збираються в бібліотеку. в результаті лінкер видає помилку "невизначеної посилання", якщо виконуваний файл хоче використовувати вбудовану функцію бібліотеки. (трапилось зі мною компіляція джерела Qt з gcc 4.5.

Чому б не зробити всі функції вбудованими за замовчуванням? Тому що це інженерна торгівля. Існує щонайменше два типи "оптимізації": прискорення програми та зменшення розміру (слід пам'яті) програми. Вбудовування, як правило, прискорює справи. Це позбавляється від набору функцій виклику, уникаючи натискання та витягування параметрів зі стека. Однак це також збільшує слід пам'яті програми, оскільки кожен виклик функції тепер повинен бути замінений на повний код функції. Щоб зробити це ще більш складним, пам’ятайте, що процесор зберігає часто використовувані фрагменти пам'яті в кеші на процесорі для надшвидкого доступу. Якщо ви зробите зображення пам'яті програми достатньо великим, програма не зможе ефективно використовувати кеш, і в гіршому випадку вбудова може фактично уповільнити програму.

Наш професор інформатики закликав нас ніколи не використовувати inline в програмі c ++. На запитання чому, він люб’язно пояснив нам, що сучасні компілятори повинні визначати, коли використовувати Inline автоматично.

Так, так, вбудована лінія може бути технікою оптимізації, яку слід використовувати, коли це можливо, але, мабуть, це вже робиться для вас, коли можливо вбудувати функцію в будь-якому випадку.

Висновок з іншої дискусії тут:

Чи є недоліки з вбудованими функціями?

Мабуть, немає нічого поганого у використанні вбудованих функцій.

Але варто відзначити наступні моменти!

• Надмірне використання вбудовування може насправді зробити програми повільнішими. Залежно від розміру функції, вбудовування може призвести до збільшення або зменшення розміру коду. Вбудована дуже мала функція аксесуара зазвичай зменшує розмір коду, тоді як вбудована дуже велика функція може значно збільшити розмір коду. На сучасних процесорах менший код зазвичай працює швидше за рахунок кращого використання кеш-інструкцій. - Правила Google

• Переваги швидкості вбудованих функцій, як правило, зменшуються в міру збільшення функції. У якийсь момент накладні витрати функціонального виклику стають невеликими порівняно із виконанням функції функції, а вигода втрачається - Джерело

• Є кілька ситуацій, коли вбудована функція може не працювати:

  • Для функції, що повертає значення; якщо заява про повернення існує
  • Для функції, яка не повертає жодних значень; якщо оператор циклу, комутатора або goto існує.
  • Якщо функція є рекурсивною. -Джерело

• __inlineКлючове слово викликає функцію , яка буде вбудовується тільки при вказівці параметра оптимізувати. Якщо задано оптимізацію, то чи __inlineбуде дотримано чи ні , залежить від параметра опції вбудованого оптимізатора. За замовчуванням опція вбудованої дії діє при кожному запуску оптимізатора. Якщо ви задаєте оптимізацію, ви також повинні вказати параметр noinline, якщо ви хочете, щоб __inlineключове слово було ігноровано. -Джерело