在宏中过度使用会损害性能吗？

Posted 2023-02-17

【中文标题】在宏中过度使用会损害性能吗？

【英文标题】：can overuse in Macros hurt performance?

【发布时间】：2014-03-20 20:47:15

【问题描述】：

我有一个很长的代码，它被调用了数百万次， 我注意到，如果我将所有宏更改为内联函数，代码运行速度会快很多。

你能解释这是为什么吗？宏不只是文本替换吗？与可以调用函数的内联函数相反？

【问题讨论】：

类似于#define MAX(x, y) ((x) > (y) ? (x) : (y))，它会多次评估其参数。

宏只是文本替换。要查看您的编译器对它们做了什么，请使用 -E 标志进行编译，例如 g++ -E file.cpp

MAX(expensivecall(), otherexpensivecall()) 将执行其中一个昂贵的调用两次。使用多个宏，错误会变得更糟。

如果使用 C++，请不要使用宏。内联函数会更好

@androidy - 编译器理解语言的语义。预处理器没有。因此编译器在优化时可以有更好的 bash

【参考方案1】：

宏是一种文本替换，因此通常会生成更多可执行代码。每次调用宏时，都会插入代码（好吧，不一定，宏可能是空的......但原则上）。 另一方面，内联函数可能与宏的工作方式相同，但它们也可能根本不是内联的。

一般来说，inline 关键字是一个弱提示，而不是一个要求，编译器现在将基于启发式，主要是伪指令的数量明智地内联函数（或将放弃这样做）。

因此，内联函数可能会导致编译器不内联该函数，或者内联几次，然后再将其称为非内联函数。 令人惊讶的是，不内联实际上可能比内联更快，因为它减少了整体代码大小，从而减少了缓存和 TLB 未命中的数量。

【参考方案2】：

这取决于您使用的特定宏和函数调用。一个特定的宏实际上可以编译成比内联函数更长的操作集。通常最好不要对某些进程使用宏。内联函数将允许编译器进行类型检查和优化各种过程。宏会出现许多错误，实际上会导致各种低效率（例如必须将变量移入和移出存储）。

无论如何，由于您在代码中确实看到了这种情况，您可以看出编译器能够优化您的内联代码，而不是盲目地放入文本扩展中。

请注意，谷歌搜索“宏与内联”显示了许多关于此的讨论。

【讨论】：

我读了大部分。他们没有为宏性能变差提供很好的例子。就像错误的输出以及为什么内联更好之类的东西

@Gilad 就个人而言，我会设置预处理器选项和编译器选项来扩展代码区域，以查看宏和内联版本的不同之处。我也可能会告诉它为一小段（甚至最少）代码生成程序集，以查看优化在做什么。我也会尝试不同级别的优化，看看发生了什么。您还可以在问题中显示实际的宏和内联代码。

【参考方案3】：

除了强制内联之外，如果没有仔细编写宏以不对参数进行两次评估，宏也会对速度产生不利影响。以这个类似函数的小宏及其等效的内联函数为例：

#define square(x) ((x)*(x))

inline long square(long x)  return x*x; 

现在，当您使用变量square(foo) 调用它们时，它们是等价的。宏版本扩展为((foo)*(foo))，这是一个乘法，就像内联函数一样。

但是，如果您使用square(expensiveComputation(foo)) 调用它们，则宏的结果是，expensiveComputation() 被调用了两次。相比之下，内联函数的行为类似于任何函数：它的参数在函数体执行之前被计算一次。

当然，您可以使用复合语句的 gnu 扩展来编写宏（请参阅http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Statement-Exprs.html 以获取相关文档）以避免像这样的双重评估：

#define square(x) ( \
    long square_temp_variable = (x); \
    square_temp_variable*square_temp_variable; \
)

但这很麻烦，而且代码不可移植。所以，最好坚持使用内联函数。

【讨论】：

不仅如此，在宏范围内创建局部变量 square_temp_variable 也会导致处理速度变慢。它可能是最小的，但超过数百万次，它可以加起来

@sabbahillel 这不是真的，与内联函数调用相比，定义新的局部变量没有开销。请记住，函数调用将为所有函数参数创建变量。即使编译器内联调用，生成的代码也必须就像这些变量被创建一样。当然，复制省略是允许的，但如果您在宏中创建局部变量也是如此。

【参考方案4】：

一般来说，尽可能用内联函数替换函数样式宏是一个很好的建议。

您不仅摆脱了一些讨厌的陷阱a = MIN(i++, 50)，例如，您还获得了类型安全性，并且正如在某些 cmets 中所述，您避免了对争论的多次评估，这可能对性能产生非常糟糕的影响。

【讨论】：

我真的觉得这不能很好地回答这个问题。 OP 想知道 为什么 宏会导致更差的性能，但是你给了他各种其他（不相关的）反对使用宏的论据，并且非常简短地提到了对参数的多重评估（没有任何详细说明），这已经在评论中得到了更好的处理。通过删除不相关的内容并扩展性能解释，可以改进答案。