Avantages des fonctions inline en C++ ?

Question

Quels sont les avantages/inconvénients de l'utilisation des fonctions inline en C++ ? Je vois que cela n'augmente les performances que pour le code que le compilateur produit, mais avec les compilateurs optimisés d'aujourd'hui, les processeurs rapides, la mémoire énorme, etc. (pas comme dans les années 1980< où la mémoire était rare et où tout devait tenir dans 100KB de mémoire), quels avantages ont-elles vraiment aujourd'hui ?

Answer 1

Avantages

• En insérant votre code là où il est nécessaire, votre programme passera moins de temps dans les parties appel de fonction et retour. Cela est censé rendre votre code plus rapide, même s'il devient plus gros (voir ci-dessous). L'insertion d'accesseurs triviaux pourrait être un exemple d'insertion efficace.
• En la marquant comme inline, vous pouvez placer une définition de fonction dans un fichier d'en-tête (c'est-à-dire qu'elle peut être incluse dans plusieurs unités de compilation, sans que l'éditeur de liens s'en plaigne).

Inconvénients

• Il peut rendre votre code plus volumineux (par exemple, si vous utilisez l'inline pour les fonctions non triviales). En tant que tel, il pourrait provoquer une pagination et des optimisations défectueuses de la part du compilateur.
• Cela brise légèrement votre encapsulation car cela expose l'interne de votre traitement d'objet (mais alors, chaque membre "privé" le ferait aussi). Cela signifie que vous ne devez pas utiliser l'inlining dans un pattern PImpl.
• Cela brise légèrement votre encapsulation 2 : L'encapsulation C++ est résolue au moment de la compilation. Cela signifie que si vous changez le code de la fonction inlined, vous devrez recompiler tout le code qui l'utilise pour être sûr qu'il sera mis à jour (pour la même raison, j'évite les valeurs par défaut pour les paramètres des fonctions).
• Lorsqu'il est utilisé dans un en-tête, il rend votre fichier d'en-tête plus gros, et donc, dilue les informations intéressantes (comme la liste des méthodes d'une classe) avec du code dont l'utilisateur ne se soucie pas (c'est la raison pour laquelle je déclare les fonctions inlined à l'intérieur d'une classe, mais je les définirai dans un en-tête après le corps de la classe, et jamais à l'intérieur du corps de la classe).

La magie de l'encartage

• Le compilateur peut ou non mettre en ligne les fonctions que vous avez marquées comme étant en ligne ; il peut également décider de mettre en ligne les fonctions non marquées comme étant en ligne au moment de la compilation ou de la liaison.
• L'inline fonctionne comme un copier/coller contrôlé par le compilateur, ce qui est très différent d'une macro de pré-processeur : La macro sera inlined de force, polluera tous les espaces de noms et le code, ne sera pas facilement débuggeable, et sera faite même si le compilateur l'aurait jugé inefficace.
• Toute méthode d'une classe définie à l'intérieur du corps de la classe elle-même est considérée comme "inline" (même si le compilateur peut toujours décider de ne pas l'inline).
• Les méthodes virtuelles ne sont pas censées être inlinables. Pourtant, parfois, lorsque le compilateur peut connaître avec certitude le type de l'objet (c'est-à-dire que l'objet a été déclaré et construit dans le même corps de fonction), même une fonction virtuelle sera inline car le compilateur connaît exactement le type de l'objet.
• Les méthodes/fonctions des modèles ne sont pas toujours inlines (leur présence dans un en-tête ne les rend pas automatiquement inlines).

• L'étape suivante après "inline" est la métaprogrammation de modèles. C'est-à-dire qu'en "inlining" votre code au moment de la compilation, le compilateur peut parfois déduire le résultat final d'une fonction... Ainsi, un algorithme complexe peut parfois être réduit à une sorte de return 42 ; déclaration. Ceci est pour moi intégration extrême . Cela arrive rarement dans la vie réelle, cela allonge le temps de compilation, n'alourdit pas votre code, et rend votre code plus rapide. Mais comme le graal, n'essayez pas de l'appliquer partout car la plupart des traitements ne peuvent être résolus de cette façon... Mais bon, c'est quand même cool...

  -p

Answer 2

Les fonctions en ligne sont plus rapides parce que vous n'avez pas besoin de pousser et d'enlever des éléments de la pile, comme les paramètres et l'adresse de retour ; cependant, votre binaire est légèrement plus grand.

Cela fait-il une différence significative ? Pas suffisamment sur le matériel moderne pour la plupart des gens. Mais il peut faire une différence, ce qui est suffisant pour certaines personnes.

Le fait de marquer quelque chose en ligne ne vous donne pas la garantie qu'il sera en ligne. C'est juste une suggestion au compilateur. Parfois, ce n'est pas possible, par exemple lorsqu'il s'agit d'une fonction virtuelle, ou lorsqu'il y a récursion. Et parfois, le compilateur choisit simplement de ne pas l'utiliser.

Je pourrais voir une situation comme celle-ci faire une différence détectable :

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);

Answer 3

En C et C++ archaïque, inline c'est comme register : une suggestion (rien de plus qu'une suggestion) au compilateur sur une optimisation possible.

Dans le C++ moderne, inline indique à l'éditeur de liens que, si plusieurs définitions (pas de déclarations) sont trouvées dans différentes unités de traduction, elles sont toutes identiques, et l'éditeur de liens peut librement en garder une et rejeter toutes les autres.

inline est obligatoire si une fonction (aussi complexe ou "linéaire" soit-elle) est définie dans un fichier d'en-tête, afin de permettre à plusieurs sources de l'inclure sans obtenir une erreur de "définition multiple" par l'éditeur de liens.

Les fonctions membres définies à l'intérieur d'une classe sont "en ligne" par défaut, tout comme les fonctions modèles (contrairement aux fonctions globales).

//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

Notez l'inclusion de fileA.h dans deux fichiers .cpp, ce qui donne deux instances de afunc() . L'éditeur de liens rejettera l'un d'entre eux. Si aucun inline est spécifié, l'éditeur de liens se plaindra.

Answer 4

La mise en ligne est une suggestion au compilateur qu'il est libre d'ignorer. C'est idéal pour les petits bouts de code.

Si votre fonction est inlined, elle est essentiellement insérée dans le code où l'appel de fonction est effectué, plutôt que d'appeler une fonction séparée. Cela peut contribuer à la rapidité, car vous n'avez pas à effectuer l'appel réel.

Il aide également les processeurs avec le pipelining car ils n'ont pas à recharger le pipeline avec de nouvelles instructions causées par un appel.

Le seul inconvénient est l'augmentation possible de la taille du binaire mais, tant que les fonctions sont petites, cela n'aura pas trop d'importance.

J'ai tendance à laisser ce genre de décisions aux compilateurs de nos jours (en tout cas, les plus intelligents). Les personnes qui les ont écrits ont généralement une connaissance beaucoup plus détaillée des architectures sous-jacentes.

Answer 5

Il y a plusieurs autres questions qui traitent des fonctions en ligne.

http://stackoverflow.com/questions/60830/what-is-wrong-with-using-inline-functions http://stackoverflow.com/questions/86561/inlining-c-code

Quant aux avantages, si vous appelez une petite fonction à partir d'une boucle, cela peut faire une différence significative dans les performances.