背景
作为一种组织策略,我喜欢在复杂函数中定义函数局部 lambda。它适用于封装多步逻辑、重复操作等(函数通常适用于这类事情),但不会创建在其使用范围之外可见的内容。它是约翰·卡马克 (John Carmack) 在他的 essay on the merits of inlining code 中提出的风格的综合/替代品。因为它将所有内容整齐地封装在它打算使用的函数中,同时还给出了一个(编译器可识别的)名称来记录每个功能 block 。一个简单的、人为的例子可能看起来像这样(假装这里实际上发生了一些足够复杂的事情,值得使用这种风格):
void printSomeNumbers(void)
{
const auto printNumber = [](auto number) {
std::cout << number << std::endl; // Non-trivial logic (maybe formatting) would go here
};
printNumber(1);
printNumber(2.0);
}
从语义上讲,这个函数的编译形式“应该”创建一个隐式定义的仿函数的实例,然后为每个提供的输入对该仿函数调用 operator()()
,因为这就是在 C++ 中使用 lambda 的意思。但是,在优化构建中,as-if rule释放编译器以内联一些东西,这意味着 实际 生成的代码可能只是内联 lambda 的内容并完全跳过定义/实例化仿函数。在过去的讨论中已经讨论过这种内联 here和 here ,以及其他地方。
问题
在我找到的所有 lambda 内联问题和答案中,所提供的示例都没有使用任何形式的 lambda capture ,它们也主要涉及将 lambda 作为参数传递给某些东西(即在 std::for_each
调用的上下文中内联 lambda)。那么,我的问题是:编译器仍然可以内联捕获值的 lambda 吗? 更具体地说(因为我假设各种变量的生命周期对答案有很大影响) , 编译器是否可以合理地内联一个仅在定义它的函数内部使用的 lambda,即使它通过引用捕获了一些东西(即局部变量)?
我的直觉是内联应该是可能的,因为编译器对所有代码和相关变量(包括它们相对于 lambda 的生命周期)具有完全可见性,但我并不肯定,我的汇编阅读我的技能还不够好,无法为自己找到可靠的答案。
附加示例
以防万一我描述的具体用例不是很清楚,这里是上面 lambda 的修改版本,它使用了我正在描述的那种模式(同样,请忽略这个事实代码是人为的,不必要地过于复杂):
void printSomeNumbers(void)
{
std::ostringstream ss;
const auto appendNumber = [&ss](auto number) {
ss << number << std::endl; // Pretend this is something non-trivial
};
appendNumber(1);
appendNumber(2.0);
std::cout << ss.str();
}
我希望优化编译器应该有足够的信息来完全内联所有 lambda 用法,并且不会在此处生成(或至少不保留)任何仿函数,即使它正在使用按引用捕获的变量 '应该被视为某些自动生成的闭包类型的成员。
最佳答案
是的。
现代编译器使用“静态单一赋值”(SSA) 作为优化过程。
每次您分配一个值或修改它时,都会创建一个概念上不同的值。有时,这些概念上不同的值共享同一性(出于指向指针的目的)。
身份,当你获取某物的地址时,就是阻碍这一点的东西。
简单的引用变成了它们引用的值的别名;他们没有身份。这是引用的原始设计意图的一部分,也是您不能拥有指向引用的指针的原因。
具体来说:
std::string printSomeNumbers(void)
{
std::ostringstream ss;
const auto appendNumber = [&ss](auto number) {
ss << number << "\n"; // Pretend this is something non-trivial
};
printf("hello\n");
appendNumber(1);
printf("world\n");
appendNumber(2.0);
printf("today\n");
return ss.str();
}
编译为:
printSomeNumbers[abi:cxx11](): # @printSomeNumbers[abi:cxx11]()
push r14
push rbx
sub rsp, 376
mov r14, rdi
mov rbx, rsp
mov rdi, rbx
mov esi, 16
call std::__cxx11::basic_ostringstream<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::basic_ostringstream(std::_Ios_Openmode)
mov edi, offset .Lstr
call puts
mov rdi, rbx
mov esi, 1
call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(int)
mov esi, offset .L.str.3
mov edx, 1
mov rdi, rax
call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::__ostream_insert<char, std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*, long)
mov edi, offset .Lstr.8
call puts
mov rdi, rsp
movsd xmm0, qword ptr [rip + .LCPI0_0] # xmm0 = mem[0],zero
call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::_M_insert<double>(double)
mov esi, offset .L.str.3
mov edx, 1
mov rdi, rax
call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::__ostream_insert<char, std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*, long)
mov edi, offset .Lstr.9
call puts
lea rsi, [rsp + 8]
mov rdi, r14
call std::__cxx11::basic_stringbuf<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::str() const
mov rax, qword ptr [rip + VTT for std::__cxx11::basic_ostringstream<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >]
mov qword ptr [rsp], rax
mov rcx, qword ptr [rip + VTT for std::__cxx11::basic_ostringstream<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >+24]
mov rax, qword ptr [rax - 24]
mov qword ptr [rsp + rax], rcx
mov qword ptr [rsp + 8], offset vtable for std::__cxx11::basic_stringbuf<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >+16
mov rdi, qword ptr [rsp + 80]
lea rax, [rsp + 96]
cmp rdi, rax
je .LBB0_7
call operator delete(void*)
.LBB0_7:
mov qword ptr [rsp + 8], offset vtable for std::basic_streambuf<char, std::char_traits<char> >+16
lea rdi, [rsp + 64]
call std::locale::~locale() [complete object destructor]
lea rdi, [rsp + 112]
call std::ios_base::~ios_base() [base object destructor]
mov rax, r14
add rsp, 376
pop rbx
pop r14
ret
请注意,在 printf 调用之间(在程序集中它们是 puts
)除了直接调用 operator<<
之外没有其他调用。的 ostringstream
.
关于c++ - C++ 编译器内联函数局部 lambda 的效率如何?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/55405659/