inline Funktionen

Folgende Operationen finden bei einem Funktionsaufruf und beim Rückkehren aus einer Funktion statt:

1. Sichern des lokalen Programmkontextes (z.B. Variablen, die in CPU-Registern gehalten wurden, Rücksprungadresse) auf den Stapel (Stack).
2. Kopieren der Funktionsargumente (Pointer oder Klassen) aus dem lokalen Kontext auf den Stapel (Stack), um Überschreiben aus der Funktion heraus zu verhindern.
3. Anspringen der Einsprungadresse der Funktion.
4. Ausführen der Anweisungen in der Funktion. Berechnung des Rückgabewertes.
5. Ablegen/Kopieren des Rückgabewertes auf den Stapel.
6. Rücksprung in das aufrufende Programm, Wiederherstellen des lokalen Kontextes

Die Schritte 1, 5 und 6 stellen dabei Aufwand dar, der vermieden werden kann, indem man den Funktionsaufruf umgeht. Für kurze Funktionen, die in einem Programm sehr häufig aufgerufen werden, können diese Schritte einen signifikanten Anteil der Gesamtausführungszeit des Programms darstellen. Diesen Zusatzaufwand umgeht man durch sogenanntes Inlining der Funktion; gewissermassen wird dabei der Funktionstext an der entsprechenden Stelle im ablaufenden Programm eingefügt. In C hat man an dieser Stelle häufig Makros verwendet, die aber den Nachteil unintuitiver Nebeneffekte haben.

#define SQR(a) ((a)*(a))        
int   b=2,c;
c   = SQR(b++);  // c = ((a++) * (a++));
                 // c is now 2*3 = 6, b is 4 after 2(!) increments

Der Schritt 2 bleibt in der Regel nötig, weil natürlich auch weiterhin keine Variablen unkontrolliert verändert werden dürfen.

Wenn man in C++ im Header-file (siehe Abschnitt ) eine Funktion definiert und mit dem Schlüsselwort inline kennzeichnet, so versucht der Compiler, den Funktionsaufruf durch Inlining wegzuoptimieren.

inline int sqr(int a){ return a*a; }
int  b=2, c;
c   = sqr(b++);  // b++ is evaluated once, hence c is now 4, b is 3

Da der Nachteil des Inlining vergrößerte Programme sind, sollte man mit diesem Mittel sparsam umgehen. Lange Funktionen gehören in Implementierungsdateien und nicht in die header-Dateien. Klassen-Elementfunktionen, die im Klassenkörper definiert werden, behandelt der Compiler automatisch als inline. Zusammenfassung:
(i) inlining ist gut für kurze Funktionen, die effizient gemacht werden müssen;
(ii) inline Funktionen müssen im header definiert werden;
(iii) Elementfunktionen, die im header definiert sind, sind per default inline.