C++11性能:Lambda内联与函数模板专业化

C++11 Performance: Lambda inlining vs Function template specialization

本文关键字：函数模板 专业化 性能 Lambda C++11      更新时间：2023-10-16

我的问题是对此进行扩展：为什么编译器可以比普通函数更好地优化lambda？

重申一下，结论是lambda创建了不同的专门化，编译器可以简单地内联这些专门化，而函数指针则不那么容易内联，因为一组函数原型只有一个专门化。考虑到这一点，函数指针模板会像/更快的lambdas一样快吗？

int add(int a, int b) { return a + b; }
int sub(int a, int b) { return a - b; }
template <class F>
int operate(int a, int b, F func)
{
return func(a, b);
}
template <int func(int, int)>
int operateFuncTemplate(int a, int b)
{
return func(a, b);
}
int main()
{
// hard to inline (can't determine statically if operate's f is add or sub since its just a function pointer)
auto addWithFuncP = operate(1, 2, add);
auto subWithFuncP = operate(1, 2, sub);
// easy to inline (lambdas are unique so 2 specializations made, each easy to inline)
auto addWithLamda = operate(1, 2, [](int a, int b) { return a + b; });
auto subWithLamda = operate(1, 2, [](int a, int b) { return a - b; });
// also easy to inline? specialization means there are 2 made, instead of just 1 function definition with indirection?
auto addWithFuncT = operateFuncTemplate<add>(1, 2);
auto subWithFuncT = operateFuncTemplate<sub>(1, 2);
}

因此，如果我能根据性能对这些进行排名，那么：

operatorFuncTemplate>=operate<LAMBDA>>=operate<FUNCTIONPTR>

在一些不平凡的例子中，这种关系可能会失败吗？

如果编译器可以跟踪"此函数指针指向此函数"，则编译器可以通过函数指针内联调用。

有时编译器可以做到这一点。有时他们做不到。

除非将lambda存储在函数指针std::function或类似的类型擦除包装中，否则调用lambda的编译器知道lambda的类型，也知道lambda主体。编译器可以简单地内联函数调用。

使用函数模板不会改变这一点，除非参数是constexpr，就像函数非类型模板参数：

template <int func(int, int)>

这就是一个例子。在这里，函数主体中的函数模板保证在编译时是已知的。

然而，将func传递到其他任何地方，编译器可能会失去对它的跟踪

在任何情况下，任何速度差异都将高度依赖于上下文。有时，lambda的内联导致的较大二进制大小会导致比无法内联函数指针更大的速度减慢，因此性能可能会相反。

任何像你试图提出的普遍主张有时都是错误的。

相关文章：