Wann wird die Inline-Funktion verwendet und wann wird sie nicht verwendet?

Ich weiß, dass Inline ein Hinweis oder eine Anforderung an den Compiler ist und zur Vermeidung von Funktionsaufruf-Overheads verwendet wird.

Auf welcher Grundlage kann man also feststellen, ob eine Funktion ein Kandidat für Inlining ist oder nicht? In welchem ​​Fall sollte man Inlining vermeiden?

Das Vermeiden der Kosten eines Funktionsaufrufs ist nur die halbe Wahrheit.

machen:

• verwenden inlinestatt#define
• Sehr kleine Funktionen sind gute Kandidaten für inline: schnelleren Code und kleinere ausführbare Dateien (mehr Chancen, im Code-Cache zu bleiben)
• Die Funktion ist klein und wird sehr oft aufgerufen

nicht:

• Große Funktionen: Führt zu größeren ausführbaren Dateien, was die Leistung erheblich beeinträchtigt, unabhängig von der schnelleren Ausführung, die sich aus dem Aufrufaufwand ergibt
• Inline-Funktionen, die an E / A gebunden sind
• Die Funktion wird selten verwendet
• Konstruktoren und Destruktoren: Auch wenn der Compiler leer ist, generiert er Code für sie
• Unterbrechen der Binärkompatibilität bei der Entwicklung von Bibliotheken:
  • Inline eine vorhandene Funktion
  • Ändern Sie eine Inline-Funktion oder machen Sie eine Inline-Funktion nicht inline: In einer früheren Version der Bibliothek wird die alte Implementierung aufgerufen

Wenn Sie eine Bibliothek entwickeln, sollten Sie Folgendes tun, um eine Klasse in Zukunft erweiterbar zu machen:

• Fügen Sie einen virtuellen Inline-Destruktor hinzu, auch wenn der Körper leer ist
• Machen Sie alle Konstruktoren nicht inline
• Schreiben Sie Nicht-Inline-Implementierungen des Kopierkonstruktors und des Zuweisungsoperators, es sei denn, die Klasse kann nicht nach Wert kopiert werden

Denken Sie daran, dass das inlineSchlüsselwort ein Hinweis für den Compiler ist: Der Compiler kann entscheiden, eine Funktion nicht zu inlineieren, und er kann entscheiden, Funktionen inline zu setzen, die überhaupt nicht markiert wurden inline. Ich vermeide generell Markierungsfunktionen inline(abgesehen davon, wenn ich sehr, sehr kleine Funktionen schreibe).

In Bezug auf die Leistung besteht der kluge Ansatz (wie immer) darin, die Anwendung zu profilieren und schließlich inlineeine Reihe von Funktionen, die einen Engpass darstellen.

Verweise:

• Inline oder nicht Inline
• [9] Inline-Funktionen
• Richtlinien / Binärkompatibilitätsprobleme mit C ++
• GotW # 33: Inline
• Inline Redux
• Effektives C ++ - Punkt 33: Verwenden Sie Inlining mit Bedacht

EDIT: Bjarne Stroustrup, Die C ++ - Programmiersprache:

Eine Funktion kann als definiert werden inline. Beispielsweise:

inline int fac(int n)
{
  return (n < 2) ? 1 : n * fac(n-1);
}

Der inlineBezeichner ist ein Hinweis für den Compiler, dass er versuchen sollte, Code für einen fac()Inline- Aufruf zu generieren, anstatt den Code für die Funktion einmal festzulegen und dann über den üblichen Funktionsaufrufmechanismus aufzurufen. Ein cleverer Compiler kann die Konstante 720für einen Aufruf generieren fac(6). Die Möglichkeit von gegenseitig rekursiven Inline-Funktionen, Inline-Funktionen, die je nach Eingabe rekursiv sind oder nicht, macht es unmöglich zu garantieren, dass jeder Aufruf einer inlineFunktion tatsächlich inline ist. Der Grad der Klugheit eines Compilers kann nicht gesetzlich festgelegt werden, sodass ein Compiler möglicherweise einen 720anderen 6 * fac(5)und einen weiteren einen nicht inlinierten Aufruf generiert fac(6).

Um Inlining ohne ungewöhnlich clevere Kompilierungs- und Verknüpfungsfunktionen zu ermöglichen, muss die Definition - und nicht nur die Deklaration - einer Inline-Funktion im Geltungsbereich liegen (§9.2). Ein inlineEspecifier hat keinen Einfluss auf die Semantik einer Funktion. Insbesondere hat eine Inline-Funktion immer noch eine eindeutige Adresse, ebenso wie staticVariablen (§7.1.2) einer Inline-Funktion.

EDIT2: ISO-IEC 14882-1998, 7.1.2 Funktionsspezifizierer

Eine Funktionsdeklaration (8.3.5, 9.3, 11.4) mit einem Bezeichner inlinedeklariert eine Inline-Funktion. Der Inline-Spezifizierer gibt der Implementierung an, dass die Inline-Substitution des Funktionskörpers am Aufrufpunkt dem üblichen Funktionsaufrufmechanismus vorzuziehen ist. Eine Implementierung ist nicht erforderlich, um diese Inline-Ersetzung am Aufrufpunkt durchzuführen. Selbst wenn diese Inline-Ersetzung weggelassen wird, bleiben die anderen in 7.1.2 definierten Regeln für Inline-Funktionen ein.

inlinehat sehr wenig mit Optimierung zu tun. inlineist eine Anweisung an den Compiler, keinen Fehler zu erzeugen, wenn die definierte Funktion mehrmals im Programm vorkommt, und ein Versprechen, dass die Definition in jeder verwendeten Übersetzung vorkommt und überall dort, wo sie erscheint, genau dieselbe Definition hat.

In Anbetracht der oben genannten Regeln inlineeignet es sich für kurze Funktionen, deren Hauptteil keine zusätzlichen Abhängigkeiten von dem erfordert, was nur eine Deklaration benötigen würde. Jedes Mal, wenn die Definition gefunden wird, muss sie analysiert werden, und es kann Code für ihren Text generiert werden, sodass ein gewisser Compiler-Overhead für eine Funktion entsteht, die nur einmal in einer einzelnen Quelldatei definiert ist.

Ein Compiler kann jeden von ihm gewählten Funktionsaufruf inline (dh einen Aufruf der Funktion durch Code ersetzen, der diese Aktion dieser Funktion ausführt). Früher war es so, dass es "offensichtlich" nicht möglich war, eine Funktion zu integrieren, die nicht in derselben Übersetzungseinheit wie der Aufruf deklariert war, aber mit der zunehmenden Verwendung der Optimierung der Verbindungszeit ist auch dies jetzt nicht mehr der Fall. Ebenso wahr ist die Tatsache, dass markierte Funktionen inlinemöglicherweise nicht inline sind.

Dem Compiler zu sagen, dass er eine Funktion einbinden soll, ist eine Optimierung, und die wichtigste Regel für die Optimierung ist, dass vorzeitige Optimierung die Wurzel allen Übels ist. Schreiben Sie immer klaren Code (mit effizienten Algorithmen), profilieren Sie dann Ihr Programm und optimieren Sie nur Funktionen, die zu lange dauern.

Wenn Sie feststellen, dass eine bestimmte Funktion sehr kurz und einfach ist und in einer engen inneren Schleife zehntausende Male aufgerufen wird, ist sie möglicherweise ein guter Kandidat.

Sie könnten jedoch überrascht sein - viele C ++ - Compiler integrieren automatisch kleine Funktionen für Sie - und ignorieren möglicherweise auch Ihre Anfrage nach Inline.

Der beste Weg, dies herauszufinden, besteht darin, Ihr Programm zu profilieren und kleine Funktionen zu markieren, die häufig aufgerufen werden, und CPU-Zyklen durchzubrennen, die als inline. Das Schlüsselwort hier ist "klein" - sobald der Overhead des Funktionsaufrufs im Vergleich zu der in der Funktion verbrachten Zeit vernachlässigbar ist, ist es sinnlos, sie zu integrieren.

Die andere Verwendung, die ich vorschlagen würde, ist, wenn Sie kleine Funktionen haben, die im leistungskritischen Code oft genug aufgerufen werden, um einen Cache-Miss relevant zu machen, sollten Sie diese wahrscheinlich auch inline setzen. Auch dies sollte der Profiler Ihnen sagen können.

Vorzeitige Optimierung ist die Wurzel allen Übels!

Als Faustregel habe ich normalerweise nur "Getter" und "Setter" inline. Sobald der Code funktioniert und stabil ist, kann die Profilerstellung zeigen, welche Funktionen vom Inlining profitieren können.

Auf der anderen Seite verfügen die meisten modernen Compiler über recht gute Optimierungsalgorithmen und geben an, was Sie für Sie hätten tun sollen.

Wiederaufnahme - Schreiben Sie Inline-Einzeilerfunktionen und sorgen Sie sich später um andere.

Inline-Funktionen können die Codeleistung verbessern, da keine Argumente mehr in den Stapel verschoben werden müssen. Wenn sich die betreffende Funktion in einem kritischen Teil Ihres Codes befindet, sollten Sie die Inline- und nicht Inline-Entscheidung im Optimierungsteil Ihres Projekts treffen.

Weitere Informationen zu Inlines finden Sie in der FA ++ - FAQ

Ich benutze Inline-Funktionen oft nicht als Optimierung, sondern um den Code besser lesbar zu machen. Manchmal ist der Code selbst kürzer und leichter zu verstehen als Kommentare, beschreibende Namen usw. Zum Beispiel:

void IncreaseCount() { freeInstancesCnt++; }

Der Leser kennt sofort die vollständige Semantik des Codes.

Ich folge im Allgemeinen einer Daumenregel, bei der ich eine Funktion mit 3-4 einfachen Anweisungen als Inline mache. Es ist jedoch gut daran zu denken, dass dies nur ein Hinweis für den Compiler ist. Der letzte Aufruf, um es inline zu machen oder nicht, wird nur vom Compiler ausgeführt. Wenn es mehr als diese vielen Anweisungen gibt, werde ich nicht inline deklarieren, da dies bei einem dummen Compiler zu einem Aufblähen des Codes führen kann.

Der beste Weg wäre, die generierten Anweisungen für Inline und nicht Inline zu untersuchen und zu vergleichen. Es ist jedoch immer sicher, wegzulassen inline. Die Verwendung inlinekann zu Problemen führen, die Sie nicht möchten.

Bei der Entscheidung, ob Inline verwendet werden soll, denke ich normalerweise an die folgende Idee: Auf modernen Maschinen kann die Speicherlatenz ein größerer Engpass sein als bei Rohberechnungen. Es ist bekannt, dass Inlining-Funktionen, die häufig aufgerufen werden, die Größe der ausführbaren Datei erhöhen. Darüber hinaus könnte eine solche Funktion im Code-Cache der CPU gespeichert werden, wodurch die Anzahl der Cache-Fehler verringert wird, wenn auf diesen Code zugegriffen werden muss.

Daher müssen Sie selbst entscheiden: Erhöht oder verringert Inlining die Größe des generierten Maschinencodes? Wie wahrscheinlich ist es, dass das Aufrufen der Funktion einen Cache-Fehler verursacht? Wenn es im gesamten Code verteilt ist, würde ich sagen, dass die Wahrscheinlichkeit hoch ist. Wenn es auf eine einzelne enge Schleife beschränkt ist, ist die Wahrscheinlichkeit hoffentlich gering.

Ich verwende normalerweise Inlining in den Fällen, in denen ich unten aufgeführt bin. Wenn Sie jedoch ernsthaft über die Leistung besorgt sind, ist die Profilerstellung unerlässlich. Außerdem möchten Sie möglicherweise überprüfen, ob der Compiler den Hinweis tatsächlich versteht.

• Kurze Routinen, die in einer engen Schleife aufgerufen werden.
• Sehr einfache Accessoren (get / set) und Wrapper-Funktionen.
• Vorlagencode in Header-Dateien erhält leider automatisch den Inline-Hinweis.
• Funktionscode, der wie ein Makro verwendet wird. (ZB min () / max ())
• Kurze mathematische Routinen.

Eine Inline-Methode hat auch schwerwiegende Nebenwirkungen bei der Verwaltung großer Projekte. Wenn der Inline-Code geändert wird, werden alle Dateien, die ihn verwenden, vom Compiler automatisch neu erstellt (es ist ein guter Compiler). Dies könnte viel Entwicklungszeit verschwenden.

Wenn eine inlineMethode in eine Quelldatei übertragen und nicht mehr eingebunden wird, muss das gesamte Projekt neu erstellt werden (zumindest war dies meine Erfahrung). Und auch, wenn Methoden in Inline konvertiert werden.

Das Inline- Funktionsqualifikationsmerkmal sollte nur verwendet werden, wenn der Funktionscode klein ist. Wenn die Funktionen größer sind, sollten Sie die normalen Funktionen bevorzugen, da die Einsparung von Speicherplatz das vergleichsweise geringe Opfer an Ausführungsgeschwindigkeit wert ist.

Wenn Sie der Meinung sind, dass Ihr Code klein genug ist, um als Inline-Funktion verwendet zu werden, und sich daran erinnern, dass die Inline-Funktion Ihren Code dupliziert und dort einfügt, wo die Funktion aufgerufen wird, ist sie möglicherweise gut genug, um die Ausführungszeit zu erhöhen, erhöht aber auch den Speicherverbrauch. Sie können die Inline-Funktion nicht verwenden, wenn Sie eine Funktion loop / static variable / recursive / switch / goto / Virtual verwenden. Virtuelle Mittel warten bis zur Laufzeit und Inline bedeutet während der Kompilierung, sodass sie nicht gleichzeitig verwendet werden können.

Ich habe einige Antworten gelesen und sehe, dass einige Dinge fehlen.

Die Regel, die ich verwende, ist, Inline nicht zu verwenden, es sei denn, ich möchte, dass es Inline ist. Sieht albern aus, jetzt Erklärung.

Compiler sind intelligent genug und kurze Funktionen machen immer Inline. Und macht niemals lange Funktion als Inline, es sei denn, der Programmierer hat dies gesagt.

Ich weiß, dass Inline ein Hinweis oder eine Anfrage an den Compiler ist

Eigentlich inlineist eine Bestellung für Compiler, es hat keine Auswahl und nach inlineSchlüsselwort macht der gesamte Code inline. Sie können also niemals ein inlineSchlüsselwort verwenden und der Compiler entwirft den kürzesten Code.

Also wann verwenden inline?

Zu verwenden, wenn Sie Code inline haben möchten. Ich kenne nur ein Beispiel, weil ich es nur in einer Situation verwende. Es ist eine Benutzerauthentifizierung.

Zum Beispiel habe ich diese Funktion:

inline bool ValidUser(const std::string& username, const std::string& password)
{
    //here it is quite long function
}

Egal wie groß diese Funktion ist, ich möchte sie als Inline haben, da meine Software dadurch schwerer zu knacken ist.