C++内联函数和上下文特定优化

Question

我在Scott Meyers的Effective C++书中读到：

当你将一个函数内联时，你可以使编译器对函数体进行上下文特定的优化。这种优化是普通函数调用所无法实现的。

现在问题是：什么是上下文特定的优化，为什么需要它？

- Destructor

Answer 1

我认为“上下文特定优化”不是一个定义良好的术语，但我认为它基本上意味着编译器可以分析调用点及其周围的代码，并使用此信息来优化函数。

以下是一个示例。当然，它是人为制造的，但它应该演示这个想法：

函数：

int foo(int i)
{
  if (i < 0) throw std::invalid_argument("");
  return -i;
}

呼叫位置：

int bar()
{
  int i = 5;
  return foo(i);
}

如果foo被单独编译，它必须包含比较和异常抛出代码。如果它被内联到bar中，编译器会看到这段代码：

int bar()
{
  int i = 5;
  if (i < 0) throw std::invalid_argument("");
  return -i;
}

任何理智的优化器都会将其评估为：

int bar()
{
  return -5;
}

- Angew is no longer proud of SO

Answer 2

如果编译器选择内联函数，它将使用函数体替换对该函数的调用。现在，在调用方函数体内有更多的代码需要进行优化。因此，这通常会导致更好的代码。

想象一下：

bool callee(bool a){
   if(a) return false;
   else return true;
}

void caller(){
   if(callee(true)){
       //Do something
   }   
   //Do something
}

一旦内联，代码将会像这样（近似）：

void caller(){
   bool a = true;
   bool ret;
   if(a) ret = false;
   else ret = true;

   if(ret){
       //Do something
   }   
   //Do something
}

可能还可以进一步优化：

void caller(){
   if(false){
       //Do something
   }   
   //Do something
}

然后是：

void caller(){
   //Do something
}

现在该函数更小了，您不需要承担函数调用的开销，特别是（关于问题），也没有分支的成本。

- Baptiste Wicht

Answer 3

假设这个函数是：

void fun( bool b) { if(b) do_sth1(); else do_sth2(); }

它在上下文中被称为预定义的false参数。

bool param = false;
...
fun( param);

那么编译器可能会将函数体简化为

...
do_sth2();

- CiaPan

Answer 4

我认为上下文特定优化并没有具体的含义，你可能找不到确切的定义。

一个很好的例子是某些类属性的经典getter，在不进行内联的情况下，程序必须执行以下操作：

1. 跳转到getter主体
2. 将值移动到寄存器（在默认Visual Studio设置下，Windows上的x86中为eax）
3. 跳回调用者
4. 将值从eax移动到局部变量

而使用内联则可以跳过几乎所有的工作，直接将值移动到局部变量。

优化严格依赖于编译器，但很多事情都可能发生（变量分配可能被跳过，代码可能被重新排序等等...但你总是可以节省昂贵的调用/跳转指令。

更多关于优化的阅读在这里。

- Vyktor