為什麼編譯器對 Lambda 的最佳化比一般函數好？

Lambda 函數最佳化

Nicolai Josuttis 在《C 標準庫》中聲稱，編譯器對 lambda 的最佳化比普通函數更好。這就提出了為什麼會出現這種情況的問題。

內聯最佳化

人們可能會認為內聯最佳化不會區分 lambda 和普通函數。然而，關鍵的差異在於 lambda 作為函數物件的性質。

函數物件與函數指標

當lambda 傳遞給函數範本時，它專門為該物件建立一個新函數，從而導致一個簡單的內聯函數呼叫。相反，普通函數傳遞函數指針，這通常會導致內聯優化出現問題。理論上，編譯器可以內聯此類調用，但前提是周圍的函數也內聯。

範例

考慮一個函數模板映射，它採用迭代器和函數物件作為參數：

template <typename Iter, typename F>
void map(Iter begin, Iter end, F f) {
    for (; begin != end; ++begin)
        *begin = f(*begin);
}

使用下列參數呼叫此範本lambda:

int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
map(begin(a), end(a), [](int n) { return n * 2; });

建立函數的新實例化：

template <>
void map<int*, _some_lambda_type>(int* begin, int* end, _some_lambda_type f) {
    for (; begin != end; ++begin)
        *begin = f.operator()(*begin);
}

編譯器可以輕鬆內聯調用lambda 的運算子()。

但是，當使用函數指標：

int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
map(begin(a), end(a), &my_function);

結果實例化變成：

template <>
void map<int*, int (*)(int)>(int* begin, int* end, int (*f)(int)) {
    for (; begin != end; ++begin)
        *begin = f(*begin);
}

這裡，f對於每次對map的呼叫都指向不同的位址，禁止內聯優化，除非周圍對map的呼叫也內聯。

因此，最佳化優勢lambda 源自於它們建立函數物件的能力，這些函數物件支援簡單的內聯功能。

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