调用函数时为什么会有开销？

Question

通常，人们会谈到在程序中调用产生一定量开销的函数，或者一组不可避免的附加问题和环境。这可以更好地解释并与没有函数调用的类似程序进行比较吗？

Answer 1

另请参阅here和here，了解内联何时有意义。

• <强>内联

  通常，您只能向编译器建议inline函数，但编译器可能会另有决定。 Visual Studio提供了自己的forceinline关键字。某些功能无法内联，例如当它们是递归的或者在编译时无法确定目标函数时（通过函数表调用，在C ++中调用虚函数）。

  我建议您相信编译器是否应该内联函数。如果您确实想要内联代码，请考虑使用宏。

• <强>开销

  使用函数时，内存开销最小，因为您不重复代码;内联代码重复到调用站点。这些天的性能开销可以忽略不计，因为现代架构只是非常良好的预测和调用，只有1-2个周期的开销。

Answer 2

这取决于您的编译器设置及其优化代码的方式。一些函数是内联的。其他人不是。这通常取决于您是否针对大小或速度进行优化。

通常，调用函数会导致延迟，原因有两个：

• 程序需要挂钩到功能代码启动的内存中的某个随机位置。为此，需要将当前光标位置保存到堆栈中，以便知道返回的位置。此过程消耗多个CPU周期。

• 根据您的CPU架构，可能有一个管道，它将当前指令执行的内存中的下一条指令从内存中提取到CPU缓存中。这是为了加快执行速度。调用函数时，游标挂钩到一个完全不同的地址，所有缓存的指令都从管道中刷新。这会导致进一步的延误。

Answer 3

函数可以是inlined，但是规范（大部分）是函数在特定地址，传递给函数的值放在堆栈上，然后将结果放在堆栈上并返回。

Answer 4

如果某些条件得到满足，肯定可以内联函数，但它们肯定不会总是内联。通常，调用函数会产生真正的非内联函数调用。函数调用附加了一些额外费用，例如

• 根据函数的调用约定准备函数的参数
• 接收函数的返回值
• 功能序言和结尾代码，负责本地内存管理，参数内存管理和寄存器值保存
• 函数可以破坏一些CPU寄存器，从而破坏它们在调用代码中的使用，从而阻碍优化
• 以非线性方式执行的代码的CPU缓存友好和虚拟内存友好行为

如果函数体嵌入到调用代码中，所有这些都会产生开销，可能不存在。