Einzureihende Funktionen in C++

Durch das Schlüsselwort »inline« als Deklarationsspezifizierer einer Funktionsdefinition wird verlangt, daß der Block der Funktion an die Stellen des Funktionsaufrufs kopiert wird. Dadurch entfällt Aufwand für das Aktivieren einer separaten Funktion zur Laufzeit, und das Programm läuft so manchmal schneller.

kuckuck3.cpp

#include <iostream> 
#include <ostream>

inline void refrain() 
{ ::std::cout << "Sim sa la dim, bam ba,\n"; 
  ::std::cout << "Sa la du, sa la dim -\n"; }

int main() 
{ { ::std::cout << "Auf einem Baum ein Kuckuck, -\n";   refrain(); 
    ::std::cout << "Auf einem Baum ein Kuckuck sass.\n"; } 
  { ::std::cout << "Da kam ein junger Jaeger, -\n";     refrain(); 
    ::std::cout << "Da kam ein junger Jaegersmann.\n"; } 
  { ::std::cout << "Der schoss den armen Kuckuck, -\n"; refrain(); 
    ::std::cout << "Der schoss den armen Kuckuck tot.\n"; }}

::std::cout

Auf einem Baum ein Kuckuck, - 
Sim sa la dim, bam ba, 
Sa la du, sa la dim - 
Auf einem Baum ein Kuckuck sass. 
Da kam ein junger Jaeger, - 
Sim sa la dim, bam ba, 
Sa la du, sa la dim - 
Da kam ein junger Jaegersmann. 
Der schoss den armen Kuckuck, - 
Sim sa la dim, bam ba, 
Sa la du, sa la dim - 
Der schoss den armen Kuckuck tot.

Die „Einreihung“ einer Funktion erspart zwar die Aufrufkosten, kann den Code aber auch vergrößern, weil der Rumpf bei jedem Aufruf vollständig kopiert wird. Der Code paßt dann möglicherweise nicht mehr in den Pufferspeicher des Prozessors und läuft dann trotz der ersparten Aufrufkosten vielleicht langsamer als ohne Einreihung. Die Verwendung eingereihter Funktionen ist auch problematisch, weil aufgrund der Struktur von C++ durch ihre Verwendung die Abhängigkeit verschiedener Übersetzungseinheiten untereinander und die Übersetzungszeit vergrößert werden kann.

Obwohl dies umstritten ist, könnte erwartet werden, daß die regelmäßige Verwendung einzureihender Funktionen doch dann zu Laufzeitvorteilen führt, wenn die Funktion klein ist. Hierbei ist aber die Größe der kompilierten Funktion relevant und nicht die des C++ -Quelltextes der Funktion. Es bedarf schon einiger Kenntnisse und Erfahrung, diese Größe richtig einschätzen zu können, da auch ein kurzer C++ -Quelltextes eine große Funktion im Kompilat erzeugen kann. Als Richtlinie kann gelten, daß solch eine Funktion nur ganz wenige Operationen oder Funktionsaufrufe enthalten sollte. Dabei ist darauf zu achten, ob die Funktion nicht viel größer ist als ein kleiner Quelltext es vermuten läßt, weil sie beispielsweise ihrerseits einzureihende Funktionen oder Makros aufruft.

Aber auch dann kann es noch Überraschungen geben. Nur bei einer ganz leeren Funktion "static inline void no_operation(){}" kann man mit ziemlicher Sicherheit sagen, daß die Einreihung zu einer Beschleunigung führt, weil in diesem Fall der Aufruf "no_operation()" durch gar nichts ersetzt werden kann.

Einzureihende Funktionen können verwendet werden, wenn es erkennbar ist, daß eine Funktion „sehr klein“ ist (nach der Übersetzung). Da es schwierig ist, zu ermitteln, ob ein Programm mit einzureihenden Funktionen überhaupt schneller wird, sollte auf die Verwendung einzureihender Funktionen im Zweifelsfall verzichtet werden. Falls ein Programm zu langsam läuft, muß durch Tests im Einzelfall ermittelt werden, ob die Einreihung bestimmter Funktionen das Programm beschleunigt, da Einreihung von Funktionen ein Programm auch verlangsamen könnte. Einzureihende Funktionen sind also kein Allheilmittel, dessen gedankenlose Verwendung alle Funktionsaufrufe schneller machen kann.