بررسی استفاده از توابع Inline در C برای بهبود سرعت

مقدمه: Re-evaluating تابع Call Overhead

در برنامه نویسی C، هر تماس تابعی سربار را معرفی می کند: کامپایلر باید استدلال ها را بر روی پشته (یا آنها را در ثبت نام)، پرش به بدن تابع، اجرای کد، و سپس بازگشت.برای توابع کوچک و اغلب فراخوانی شده، این سربار می تواند به طور چشمگیری بر زمان اجرای، به ویژه در حلقه های بحرانی عملکرد غالب و یا عمیقا عملیات مدرن بهینه سازی تهاجمی، اما گاهی اوقات باید اشاره مستقیم به آن را به عنوان یک تابع یک تابع یک کاربر ارائه دهد:

مکانیسم پشت توابع Inline

در این میان، یک تابع خط با کلمه کلیدی (FLT:1) اعلام می شود که این دستور را به صورت خط داده نمی شود؛ این یک پیشنهاد است. کامپایلر ممکن است آن را برای توابعی که بسیار بزرگ، بازگشتی هستند، یا هنگامی که سطح بهینه سازی پایین است، در C99 و بعد از استانداردها، معانی (FLT:2 روشن شده است: تابع تعریف شده با تعریف (F:3) که اغلب در یک فایل یا چند بار دیگر به دست می رسد.

• تابع دارای لینک داخلی است؛ هر واحد ترجمه کپی خود را دریافت می کند.این امن ترین و قابل حمل ترین روش برای توابع کوچک کمک کننده تعریف شده در هدر است.
• [Extern inline] (C99): تعریف خط، بدن را برای inlining فراهم می کند، اما تعریف خارجی باید به طور جداگانه (معمولا در یک فایل .c) وجود داشته باشد.
• در خط بدون استاتیک یا extern: در C99، این شبیه به خط خارجی است؛ در C11، تعاریف خارجی تنها در صورتی مورد نیاز است که تابع به صورت عملی نباشد. برای اکثر موارد استفاده ترجیح می دهد.

بینش کلیدی: inlining یک ناهار رایگان نیست، کامپایلر تجزیه و تحلیل هزینه-benefit معامله-off: قرار دادن بدن تابع در هر سایت تماس افزایش اندازه کد (کد bloat)، که می تواند بهره وری حافظه دستورالعمل را کاهش دهد، بنابراین، در خط بهترین حالت برای توابع کوچک و اغلب به نام اختصاص داده می شود.

هنگامی که توابع Inline اکسل: استفاده از موارد و بهترین روش ها

عملیات ریاضی کوچک

توابعی که محاسبات ابتدایی را انجام می دهند – مانند محاسبه یک مربع، بستن یک ارزش یا تست یک نشانه – کاندیداهای اصلی هستند. سربار یک تماس تابع اغلب بزرگتر از خود عمل است.

static inline int clamp(int value, int low, int high) {
 return (value < low) ? low : (value > high) ? high : value;
}

قابلیت های Accessor و Mutator در ساختارهای داده

الگوهای شی گرا در C اغلب از گیرنده ها و تنظیم کنندگان برای جمع آوری داده ها بدون درلینینگ استفاده می کنند، این توابع بی اهمیت سربار غیرضروری اضافه می کنند:

typedef struct {
 int x, y;
} Point;

static inline int point_get_x(const Point *p) {
 return p->x;
}

static inline void point_set_x(Point *p, int x) {
 p->x = x;
}

سیستم های جاسازی شده و Real-Time Code

در محیط هایی با فضای پشته محدود و الزامات زمان بندی تعیین کننده، توابع خط نیاز به فشار / فریم های پشته را از بین می برند، کاهش هر دو تأخیر و استفاده از حافظه، با این حال، اندازه کد باید به دقت در میکروکنترلرهای حافظه آموزش دیده نظارت شود.

و هنگامی که [در برابر [از این] [از روی] [از روی [و] [در این [بر روی] [و] [از این [بر روی [و]] [به [و]] [از [و]] [به [و]]] [و [در [و] [و] [به [و]] [و [به [و] [و [به [و] [و [و [به [و]]] [و [و [و [و [در [از [به [به [و] [به [به [و] [و] [و] [به [به [و] [و] [و]]] [به [به [به [و [و [و] [به [و [به [به [و] [و] [از [و] [و] [و] [از [از [از [از [از [از [از [از [از [از [از [از [از [از [به]]] [از [به [این [و] [در [و] [در [و] [از [از [از [از [در [در [و] [و] [

• توابع بزرگ: در خط 100 + تابع خط در سایت های تماس متعدد خواهد شد دودویی و احتمالا عملکرد به دلیل فشار حافظه کش دستورالعمل.
• [[۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰]] [۱۰]] [۱۰] [۳] [۱] [۱۰] [۱]] [۲]] [۲]] [۲]] [۲]] [۱۰] [۲] [۲]] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲]]] [۲]] [۲] [۲] [۲] [۲]]] [۲]]]]]] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲]] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲]] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲]]]] [۲] [۲]]] [۲] [۲
• [در این میان] [از این رو] با حلقه ها [از بین می رود: [[۱]] [۱۰] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱]] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱]] [۱۰] [۱۰] [۱]] [۱]] [۱۰] [۱]] [۱] [۱] [۱]] [۱] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳]] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱]]] [۱] [۱]]] [۱] [۳]] [۳] [۳] [۳]]]]] [۱]]]] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳]] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۱]] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳]]]] [۳] [۳]]]] [۳] [
• (به نام:0) اگر تابع نامیده شود، به طور ناگهانی به نام توابع (FLT 1)، اگر تابع نامیده می شود، فضای خالی است.

توابع خط ونوس ماکروs: یک مقایسه دقیق

قبل از اینکه کلمه کلیدی استاندارد بود، برنامه نویسان C از ماکروها ( برای دستیابی به "inlining" استفاده کردند، اما ماکروها جایگزین های متنی هستند، نه توابع با معایب جدی:

• ایمنی نوع: ماکروها انواع بدنام [FLT 11:] ماکرو چندین بار استدلال را ارزیابی می کنند، و منجر به عوارض جانبی خطرناک در هنگام استفاده با عبارات مانند می شود.
• [در این باره] [و] [از این رو] [از بین رفته]: [در زمان پیش پردازش، ماکروها در حال محو شدن هستند؛ اشکال زدایی نمی تواند به آنها وارد شود.
• [[۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱]] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱]] [۱]] [۱] [۱] [۱]] [۲]] [۱] [۱] [۱]] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۳] [۱]
• برخوردهای اسمی: گسترش ماکرو می تواند با متغیرهای محلی تداخل داشته باشد.

توابع خط بر تمام این مسائل غلبه می کنند: آنها توابع واقعی با چک کردن نوع، دامنه و ارزیابی استدلال ایمن جانبی هستند.آنها در سیستم نوع منظم شرکت می کنند و می توانند با اشکال زدایی شوند.تنها مزیت نظری ماکروها این است که آنها می توانند برای Type-gene [F:1] عملیات - اما C11 [F و D:14] که حتی کاهش فاصله 15:

static inline int square(int x) {
 return x * x;
}

static inline int is_digit(char c) {
 return c >= '0' && c <= '9';
}

static inline int imax(int a, int b) {
 return (a > b) ? a : b;
}

static inline uint16_t swap_bytes(uint16_t x) {
 return (x << 8) | (x >> 8);
}

static inline __attribute__((always_inline)) int triple(int x) {
 return x * 3;
}