在C++中调用一个函数有多少开销？

Question

很多文献都谈到使用内联函数来“避免函数调用的开销”。然而，我还没有看到可量化的数据。函数调用的实际开销是多少?也就是说，我们通过内联函数实现了什么样的性能提升？

Answer 1

在大多数架构上，开销包括将所有(或部分或无)寄存器保存到堆栈，将函数参数推入堆栈(或将它们放入寄存器中)，递增堆栈指针并跳转到新代码的开头。然后，当函数完成时，您必须从堆栈恢复寄存器。This webpage描述了各种调用约定所涉及的内容。

大多数C++编译器现在都足够智能，可以为您内联函数。inline关键字只是对编译器的一个提示。有些人甚至会跨翻译单元进行内联，他们认为这是有帮助的。

Answer 2

我针对一个简单的增量函数做了一个简单的基准测试：

inc.c:

typedef unsigned long ulong;
ulong inc(ulong x){
    return x+1;
}

main.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef unsigned long ulong;

#ifdef EXTERN 
ulong inc(ulong);
#else
static inline ulong inc(ulong x){
    return x+1;
}
#endif

int main(int argc, char** argv){
    if (argc < 1+1)
        return 1;
    ulong i, sum = 0, cnt;
    cnt = atoi(argv[1]);
    for(i=0;i<cnt;i++){
        sum+=inc(i);
    }
    printf("%lu\n", sum);
    return 0;
}

在我的英特尔(R)酷睿(TM) i5处理器M430@2.27 gave上运行了十亿次，给我带来了：

• 1.4 seconds for the inlinining version
• 4.4 seconds for regularly version

(适用于的version

• 4.4 seconds版本内联

(它似乎波动高达0.2，但我太懒了，不去计算适当的标准差，也不关心它们)

这表明此计算机上函数调用的开销约为3纳秒

我在它上测量的最快速度大约是0.3 to，所以这表明函数调用的成本大约是9原语操作，这是非常简单的。

对于通过PLT调用的函数(共享库中的函数)，此开销增加了大约另一个2ns (每次调用的总时间约为6ns)。

Answer 3

这就是技术和实际的答案。实际的答案是，它永远不会有问题，在非常罕见的情况下，您知道的唯一方法就是通过实际的概要测试。

由于编译器优化，您的文献中提到的技术答案通常是无关的。但如果你仍然感兴趣，Josh对此有很好的描述。

至于“百分比”，你必须知道函数本身有多昂贵。在被调用函数的开销之外，没有百分比，因为您正在与零成本操作进行比较。对于内联代码，没有任何开销，处理器只是移动到下一条指令。inling的缺点是更大的代码长度，这以一种不同于堆栈构建/拆卸成本的方式显示了它的成本。