C++11 性能：Lambda 内联与函数模板特化

Question

我的问题是对此进行扩展：Why can lambdas be better optimized by the compiler than plain functions?

重申一下，结论是 lambda 创建了编译器可以轻松内联的不同特化，而函数指针并不容易内联，因为一组函数原型只有一个特化。考虑到这一点，函数指针模板是否会像/更快的 lambdas 一样快？

int add(int a, int b) { return a + b; }
int sub(int a, int b) { return a - b; }

template <class F>
int operate(int a, int b, F func)
{
    return func(a, b);
}

template <int func(int, int)>
int operateFuncTemplate(int a, int b)
{
    return func(a, b);
}

int main()
{
    // hard to inline (can't determine statically if operate's f is add or sub since its just a function pointer)
    auto addWithFuncP = operate(1, 2, add);
    auto subWithFuncP = operate(1, 2, sub);

    // easy to inline (lambdas are unique so 2 specializations made, each easy to inline)
    auto addWithLamda = operate(1, 2, [](int a, int b) { return a + b; });
    auto subWithLamda = operate(1, 2, [](int a, int b) { return a - b; });

    // also easy to inline? specialization means there are 2 made, instead of just 1 function definition with indirection?
    auto addWithFuncT = operateFuncTemplate<add>(1, 2);
    auto subWithFuncT = operateFuncTemplate<sub>(1, 2);
}

因此，如果我可以按性能等级对这些进行排名，那么：

operatorFuncTemplate >= operate<LAMBDA> >= operate<FUNCTIONPTR>

是否存在这种关系在非平凡示例中可能失败的情况？

Answer 1

如果编译器可以跟踪“这个函数指针指向这个函数”，编译器可以通过函数指针内联调用。

有时编译器可以做到这一点。有时他们不能。

除非您将 lambda 存储在函数指针 std::function 或类似的类型擦除包装器中，否则调用 lambda 的编译器知道 lambda 的类型，因此知道 lambda 的主体。编译器可以简单地内联函数调用。

使用函数模板不会改变这一点，除非参数是constexpr，就像函数非类型模板参数一样：

template <int func(int, int)>

这是一个例子。这里保证函数体中的函数模板在编译时是已知的。

但是，将 func 传递到其他任何地方，编译器可能会忘记它。

在任何情况下，任何速度差异都将高度依赖于上下文。有时，内联 lambda 导致的较大二进制大小会导致比无法内联函数指针更慢，因此性能可能会相反。

任何像你试图提出的普遍主张有时都会出错。