람다가 일반 함수에 비해 향상된 컴파일러 최적화를 허용하는 이유

Nicolai Josuttis의 C 표준 라이브러리(제2판)는 람다가 다음을 수행할 수 있다고 주장합니다. 일반 함수에 비해 컴파일러에 의해 더 효과적으로 최적화됩니다. 이러한 장점은 함수 객체로서의 람다의 특성에서 비롯됩니다.

람다가 함수 템플릿에 전달되면 해당 객체에 특별히 맞춰진 새 함수로 인스턴스화됩니다. 이를 통해 컴파일러는 람다 호출을 손쉽게 인라인할 수 있습니다. 반대로, 일반 함수의 경우 함수 포인터가 함수 템플릿에 전달됩니다. 전통적으로 컴파일러는 함수 포인터를 통해 이루어진 호출을 인라인하는 데 어려움을 겪었습니다.

이 개념을 설명하려면 다음 함수 템플릿을 고려하십시오.

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

람다를 사용하여 이 함수 호출:

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

컴파일러에 의해 인스턴스화가 생성됩니다.

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

이 경우 컴파일러는 _some_lambda_type::operator()에 액세스할 수 있으며 이에 대한 호출을 원활하게 인라인할 수 있습니다. 각 람다에는 고유한 유형이 있으므로 map()과 함께 다른 람다를 사용하면 새로운 인스턴스화가 생성됩니다.

그러나 함수 포인터가 대신 사용된 경우:

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

컴파일러는 map()에 대한 포괄 호출도 인라인되어 특정 함수를 정확히 지정할 수 있을 때까지 f에 대한 호출을 인라인할 수 없습니다. 이는 컴파일러 최적화 측면에서 일반 함수에 비해 람다가 갖는 이점을 강조합니다.