C++에서는 함수 호출 오버헤드를 줄이기 위해 인라인 함수를 제공합니다. 인라인 함수는 호출될 때 라인으로 확장되는 함수입니다. 인라인 함수가 호출되면 인라인 함수 호출 시점에 인라인 함수의 전체 코드가 삽입되거나 대체됩니다. 이 대체는 컴파일 타임에 C++ 컴파일러에 의해 수행됩니다. 인라인 함수는 크기가 작을 경우 효율성을 높일 수 있습니다.
통사론:
inline return-type function-name(parameters) { // function code }> 
인라인은 명령이 아니라 컴파일러에 대한 요청일 뿐이라는 점을 기억하세요. 컴파일러는 인라인 요청을 무시할 수 있습니다.
컴파일러는 다음과 같은 상황에서 인라인을 수행하지 않을 수 있습니다.
- 함수에 루프가 포함된 경우. ( for, while 및 do-while )
- 함수에 정적 변수가 포함된 경우.
- 함수가 재귀적인 경우.
- 함수 반환 유형이 void가 아니고 return 문이 함수 본문에 존재하지 않는 경우입니다.
- 함수에 switch 또는 goto 문이 포함된 경우.
인라인 함수가 사용되는 이유는 무엇입니까?
프로그램이 함수 호출 명령을 실행하면 CPU는 함수 호출 이후 명령의 메모리 주소를 저장하고 함수 인수를 스택에 복사한 다음 마지막으로 제어권을 지정된 함수로 넘깁니다. 그런 다음 CPU는 함수 코드를 실행하고, 함수 반환 값을 미리 정의된 메모리 위치/레지스터에 저장하고, 호출 함수에 제어를 반환합니다. 함수 실행 시간이 호출자 함수에서 호출 대상 함수(호출자)로 전환하는 시간보다 짧은 경우 이는 오버헤드가 될 수 있습니다.
규모가 크거나 복잡한 작업을 수행하는 함수의 경우 함수 호출의 오버헤드는 일반적으로 함수 실행에 걸리는 시간에 비해 미미합니다. 그러나 일반적으로 사용되는 작은 함수의 경우 함수 호출에 필요한 시간이 실제로 함수 코드를 실행하는 데 필요한 시간보다 훨씬 더 긴 경우가 많습니다. 이러한 오버헤드는 작은 함수의 실행 시간이 전환 시간보다 짧기 때문에 작은 함수에서 발생합니다.
인라인 함수 장점:
- 함수 호출 오버헤드가 발생하지 않습니다.
- 또한 함수가 호출될 때 스택에 있는 푸시/팝 변수의 오버헤드를 절약합니다.
- 또한 함수에서 반환 호출로 인한 오버헤드도 절약됩니다.
- 함수를 인라인할 때 컴파일러가 함수 본문에 대해 상황별 최적화를 수행하도록 할 수 있습니다. 일반적인 함수 호출에서는 이러한 최적화가 불가능합니다. 호출 컨텍스트와 호출 컨텍스트의 흐름을 고려하여 다른 최적화를 얻을 수 있습니다.
- 인라인 함수는 프리앰블 및 리턴이라는 함수보다 적은 코드를 생성할 수 있으므로 임베디드 시스템에 유용할 수 있습니다(작은 경우).
인라인 기능 단점:
- 인라인 함수에서 추가된 변수는 추가 레지스터를 소비합니다. 인라인 함수 이후 레지스터를 사용할 변수 수가 증가하면 레지스터 변수 자원 활용에 오버헤드가 발생할 수 있습니다. 즉, 함수 호출 시점에 인라인 함수 본문이 대체되면 함수에서 사용하는 전체 변수 수도 삽입됩니다. 따라서 변수에 사용되는 레지스터 수도 증가합니다. 따라서 함수 인라인 이후 변수 수가 급격하게 증가하면 레지스터 활용에 오버헤드가 발생하게 됩니다.
- 인라인 함수를 너무 많이 사용하면 동일한 코드가 중복되어 바이너리 실행 파일의 크기가 커집니다.
- 인라인 처리가 너무 많으면 명령어 캐시 적중률이 줄어들 수 있으므로 캐시 메모리에서 기본 메모리로 명령어를 가져오는 속도가 느려집니다.
- 인라인 함수는 누군가가 인라인 함수 내부의 코드를 변경하는 경우 컴파일 시간 오버헤드를 증가시킬 수 있습니다. 그런 다음 컴파일러는 변경 사항을 반영하기 위해 모든 코드를 다시 한 번 교체해야 하기 때문에 모든 호출 위치를 다시 컴파일해야 합니다. 그렇지 않으면 이전 작업이 계속됩니다. 기능.
- 인라인 함수는 많은 임베디드 시스템에 유용하지 않을 수 있습니다. 임베디드 시스템에서는 코드 크기가 속도보다 더 중요하기 때문입니다.
- 인라인 기능으로 인해 이진 실행 파일의 크기가 증가할 수 있으므로 스래싱이 발생할 수 있습니다. 메모리 스래싱으로 인해 컴퓨터 성능이 저하됩니다. 다음 프로그램은 인라인 함수의 사용을 보여줍니다.
예:
C++
#include> using> namespace> std;> inline> int> cube(>int> s) {>return> s * s * s; }> int> main()> {> >cout <<>'The cube of 3 is: '> << cube(3) <<>'
'>;> >return> 0;> }> |
>
>산출
The cube of 3 is: 27>
인라인 함수 및 클래스
클래스 내부에 인라인 함수를 정의하는 것도 가능합니다. 실제로 클래스 내부에 정의된 모든 함수는 암시적으로 인라인입니다. 따라서 인라인 함수의 모든 제한 사항도 여기에 적용됩니다. 클래스에서 인라인 함수를 명시적으로 선언해야 하는 경우 클래스 내부에서 함수를 선언하고 inline 키워드를 사용하여 클래스 외부에서 정의하면 됩니다.
통사론:
class S { public: inline int square(int s) // redundant use of inline { // this function is automatically inline // function body } };> 위의 스타일은 나쁜 프로그래밍 스타일로 간주됩니다. 가장 좋은 프로그래밍 스타일은 클래스 내부에 함수의 프로토타입을 작성하고 이를 함수 정의에서 인라인으로 지정하는 것입니다.
예를 들어:
class S { public: int square(int s); // declare the function }; inline int S::square(int s) // use inline prefix { }> 예:
C++
// C++ Program to demonstrate inline functions and classes> #include> using> namespace> std;> class> operation {> >int> a, b, add, sub, mul;> >float> div>;> public>:> >void> get();> >void> sum();> >void> difference();> >void> product();> >void> division();> };> inline> void> operation ::get()> {> >cout <<>'Enter first value:'>;> >cin>> 아;> >cout <<>'Enter second value:'>;> >cin>> ㄴ;> }> inline> void> operation ::sum()> {> >add = a + b;> >cout <<>'Addition of two numbers: '> << a + b <<>'
'>;> }> inline> void> operation ::difference()> {> >sub = a - b;> >cout <<>'Difference of two numbers: '> << a - b <<>'
'>;> }> inline> void> operation ::product()> {> >mul = a * b;> >cout <<>'Product of two numbers: '> << a * b <<>'
'>;> }> inline> void> operation ::division()> {> >div> = a / b;> >cout <<>'Division of two numbers: '> << a / b <<>'
'>;> }> int> main()> {> >cout <<>'Program using inline function
'>;> >operation s;> >s.get();> >s.sum();> >s.difference();> >s.product();> >s.division();> >return> 0;> }> |
>
img CSS 정렬
>
산출:
Enter first value: 45 Enter second value: 15 Addition of two numbers: 60 Difference of two numbers: 30 Product of two numbers: 675 Division of two numbers: 3>
매크로에 어떤 문제가 있나요?
C 언어에 익숙한 독자라면 C 언어가 매크로를 사용한다는 것을 알고 있습니다. 전처리기는 매크로 코드 내의 모든 매크로 호출을 직접 대체합니다. 매크로 대신 항상 인라인 함수를 사용하는 것이 좋습니다. Bjarne Stroustrup 박사에 따르면 C++ 매크로 작성자는 C++에서 거의 필요하지 않으며 오류가 발생하기 쉽습니다. C++에서 매크로를 사용하는 데에는 몇 가지 문제가 있습니다. 매크로는 클래스의 비공개 멤버에 액세스할 수 없습니다. 매크로는 함수 호출처럼 보이지만 실제로는 그렇지 않습니다.
예:
C++
// C++ Program to demonstrate working of macro> #include> using> namespace> std;> class> S {> >int> m;> public>:> >// error> #define MAC(S::m)> };> |
>
>
산출:
Error: '::' may not appear in macro parameter list #define MAC(S::m)>
C++ 컴파일러는 인라인 함수의 인수 유형을 확인하고 필요한 변환이 올바르게 수행됩니다. 전처리기 매크로는 이 작업을 수행할 수 없습니다. 또 다른 점은 매크로는 전처리기에 의해 관리되고 인라인 함수는 C++ 컴파일러에 의해 관리된다는 것입니다. 기억하세요: 클래스 내부에 정의된 모든 함수는 암시적으로 인라인이고 C++ 컴파일러는 이러한 함수의 인라인 호출을 수행하지만, 함수가 가상인 경우 C++ 컴파일러는 인라인을 수행할 수 없습니다. 가상 함수가 호출되는 이유는 컴파일 타임이 아닌 런타임에 해결됩니다. 가상은 런타임까지 기다리는 것을 의미하고 인라인은 컴파일하는 동안을 의미합니다. 컴파일러가 어떤 함수가 호출될지 모르는 경우 인라인을 어떻게 수행할 수 있습니까? 기억해야 할 또 다른 점은 함수 호출 중에 소요된 시간이 함수 본문 실행 시간과 비교했을 때 더 클 경우에만 함수를 인라인으로 만드는 것이 유용하다는 것입니다.
인라인 함수가 전혀 효과가 없는 예:
inline void show() { cout << 'value of S = ' << S << endl; }> 위 함수는 상대적으로 실행 시간이 오래 걸립니다. 일반적으로 입출력(I/O) 작업을 수행하는 함수는 상당한 시간을 소비하므로 인라인으로 정의해서는 안 됩니다. 기술적으로 show() 함수의 인라인 처리는 I/O 문에 걸리는 시간이 함수 호출의 오버헤드를 훨씬 초과하므로 가치가 제한되어 있습니다. 사용 중인 컴파일러에 따라 함수가 인라인으로 확장되지 않으면 컴파일러에서 경고를 표시할 수 있습니다.
Java 및 C#과 같은 프로그래밍 언어는 인라인 기능을 지원하지 않습니다. 그러나 Java에서는 최종 메서드가 서브클래스에 의해 재정의될 수 없고 최종 메서드에 대한 호출이 컴파일 타임에 해결되기 때문에 작은 최종 메서드가 호출될 때 컴파일러가 인라인을 수행할 수 있습니다.
C#에서 JIT 컴파일러는 작은 함수 호출을 인라인하여 코드를 최적화할 수도 있습니다(예: 루프에서 호출될 때 작은 함수의 본문 교체). 마지막으로 명심해야 할 점은 인라인 함수는 C++의 중요한 기능이라는 것입니다. 인라인 함수를 적절하게 사용하면 성능이 향상될 수 있지만 인라인 함수를 임의로 사용하면 더 좋은 결과를 얻을 수 없습니다. 즉, 프로그램의 더 나은 성능을 기대하지 마십시오. 모든 함수를 인라인으로 만들지 마세요. 인라인 함수를 가능한 한 작게 유지하는 것이 좋습니다.