Optimisation Lambda et fonctions en ligne : l'avantage du compilateur

La déclaration de Nicolai Josuttis selon laquelle les lambdas présentent une optimisation supérieure du compilateur par rapport aux fonctions simples a intrigué de nombreuses personnes développeurs. En étudiant cette affirmation, nous cherchons à découvrir les raisons sous-jacentes de cet avantage d'optimisation.

Les objets de fonction et l'inlining

Les Lambdas étant des objets de fonction possèdent un avantage clé : les transmettre à Les modèles de fonction déclenchent l'instanciation d'une fonction sur mesure spécifiquement pour ce lambda. Cela permet au compilateur d'intégrer sans effort l'invocation lambda.

En revanche, les fonctions utilisent des pointeurs de fonction lorsqu'elles sont transmises aux modèles de fonction. Traditionnellement, les compilateurs rencontrent des difficultés pour intégrer des appels via des pointeurs de fonction. L'optimisation en ligne n'est réalisable que si la fonction englobante elle-même est intégrée.

Instanciations de modèles : explorer la différence

Pour illustrer cette disparité, considérons le modèle de fonction de carte :

template 
void map(Iter begin, Iter end, F f) {
    for (; begin != end;   begin)
        *begin = f(*begin);
}

L'invoquer avec un lambda :

int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
map(begin(a), end(a), [](int n) { return n * 2; });

aboutit à une instanciation personnalisée :

template 
void map(int* begin, int* end, _some_lambda_type f) {
    for (; begin != end;   begin)
        *begin = f.operator()(*begin);
}

Le compilateur identifie la fonction _some_lambda_type::operator() et peut directement y appeler en ligne. Chaque type lambda distinct provoque une nouvelle instanciation de map, garantissant une optimisation spécifique à lambda.

En revanche, l'invocation de map avec un pointeur de fonction donne l'instanciation suivante :

template 
void map(int* begin, int* end, int (*f)(int)) {
    for (; begin != end;   begin)
        *begin = f(*begin);
}

Ici, le pointeur de fonction f pointe vers des adresses variables pour chaque appel de carte, interdisant l'optimisation en ligne. L'appel à map doit être intégré pour que le compilateur résolve f en une fonction spécifique.

Ainsi, le caractère distinctif des lambdas en tant qu'objets de fonction et leur capacité à faciliter les instanciations de modèles confèrent aux compilateurs de plus grandes capacités d'optimisation que celles invoquées par les fonctions traditionnelles. via des pointeurs.