Fortran中的内联函数

Question

在Fortran项目中，我们使用二进制搜索来查找所需的值：

integer function binsearch(tab, el)
  implicit none

  real, intent(in) :: tab(:), el
  integer :: a, b, mid

  a = 1
  b = size(tab)

  do while (b - a > 1)
    mid = (a + b)/2
    if (el >= tab(mid)) then
      a = mid
    else
      b = mid
    endif
    ! if (el < tab(mid + 1)) exit ! BAD OPTIMIZATION !
  enddo

  binsearch = a
end function binsearch

稍后我们将简单地使用它

foo = binsearch(tab, el)

不幸的是，周围的例程被大量使用，以至于BAD OPTIMIZATION将总执行时间提高了一半。因此，我考虑内联函数以减少调用成本。

是否可以将此函数标记为内联？在C中有关键字inline，这是对编译器的建议-在Fortran2008中有类似的东西吗？

为了代码的清晰度，我不想复制-粘贴。

Answer 1

这取决于编译器。我可以验证这是否适用于Cray和英特尔Fortran编译器，但语句略有不同。

Cray编译器：

!dir$ forceinline :: frob

这将强制编译器内联函数frob。你应该把它放在函数定义的正上方。

英特尔编译器：

!dir$ attributes forceinline :: frob

我没有看到gcc/gfortran目前有这些选项。

两个编译器的手册都涵盖了这一点。

Answer 2

在Fortran中，没有直接类似于C中的inline；它总是由编译器决定内联哪些函数。然后，最重要的事情是用高优化级别编译代码，以打开积极的内联(例如，gfortran中的-Ofast，ifort中的-fast )。此外，您可能希望打开“链接时优化”( gfortran中的-flto，ifort中的-ipo )，以便编译器可以在必要时在链接时内联来自不同源文件的函数。

但是，有一些方法可以重写代码，从而增加内联的机会。一种这样的方法是显式地将函数标记为pure (即没有副作用的函数)，因为这意味着编译器更容易优化对它的调用。换句话说：

pure function binsearch(tab, el) result(r)
  real, intent(in) :: tab(:), el
  integer          :: r, a, b, mid

  ...
end function

如果您可以将binsearch重写为使用它的任何函数中的嵌套函数，则即使您不更改编译选项，编译器也很可能会用函数体或快速goto语句替换对tab的函数调用。在这种情况下：

subroutine some_other_thing()
  ...

  ! Do the search
  i = binsearch(tab, el)

  ...

contains
  pure function binsearch(tab, el) result(r)
    real, intent(in) :: tab(:), el
    integer          :: r, a, b, mid

    ...
  end function
end subroutine