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인라인 함수

인라인 함수 개요

 인라인 함수는 컴파일러에게 함수 호출 대신 함수의 코드를 직접 삽입하도록 요청하는 최적화 기법입니다. 이는 주로 작은 함수의 성능을 향상시키는 데 사용됩니다. 인라인 함수는 함수 호출의 오버헤드를 줄이면서도 함수의 모든 이점(코드 재사용, 캡슐화 등)을 유지할 수 있게 해줍니다.

인라인 함수의 기본 문법

 인라인 함수는 inline 키워드를 사용하여 선언합니다.

inline int square(int x) {
    return x * x;
}

인라인 함수의 작동 원리

 일반 함수와 인라인 함수의 동작 차이를 이해해봅시다.

  1. 일반 함수 호출
  • 스택 프레임 생성
  • 매개변수 전달
  • 함수로 점프
  • 함수 실행
  • 반환 값 처리
  • 원래 위치로 돌아옴
  1. 인라인 함수
  • 컴파일러가 호출 지점에 함수 코드를 직접 삽입
  • 함수 호출 오버헤드 없음
예시
#include <iostream>
 
inline int square(int x) {
    return x * x;
}
 
int main() {
    int result = square(5);  // 컴파일러가 이 부분을 'int result = 5 * 5;'로 대체할 수 있음
    std::cout << "5의 제곱: " << result << std::endl;
    return 0;
}

인라인 함수의 장단점

 장점

  1. 함수 호출 오버헤드 감소
  2. 작은 함수의 성능 향상
  3. 컴파일러 최적화 기회 증가

 단점

  1. 코드 크기 증가 가능성
  2. 과도한 사용 시 컴파일 시간 증가
  3. 디버깅의 어려움 (함수 경계가 불분명해질 수 있음)

인라인 함수 사용 지침

  1. 작고 자주 호출되는 함수에 사용
  2. 복잡한 로직을 포함하는 함수는 피하기
  3. 재귀 함수에는 부적합
  4. 성능 critical한 부분에 선택적으로 사용

암시적 인라인 함수

 클래스 내부에 정의된 멤버 함수는 암시적으로 인라인 후보가 됩니다.

class MyClass {
public:
    void smallFunction() {
        // 자동으로 인라인 후보
    }
};

인라인 함수와 최적화

  1. 컴파일러의 판단
  • inline 키워드는 제안일 뿐, 컴파일러가 최종 결정합니다.
  • 복잡한 함수는 컴파일러가 인라인화를 거부할 수 있습니다.
  1. 최적화 수준 설정
  • 컴파일러 옵션으로 인라인 동작을 제어할 수 있습니다.
  • 예 : g++의 경우 -fno-inline으로 인라인화를 비활성화할 수 있습니다.

템플릿과 인라인 함수

 템플릿 함수는 종종 헤더 파일에 정의되므로 자연스럽게 인라인화될 수 있습니다.

template <typename T>
inline T max(T a, T b) {
    return (a > b) ? a : b;
}

인라인 함수의 제약사항

  1. 복잡한 제어 구조 (예 : 루프, switch문)를 포함하는 함수는 인라인화가 어려움
  2. 재귀 함수는 일반적으로 인라인화되지 않음
  3. 가상 함수는 런타임에 결정되므로 인라인화가 제한적
  4. 함수 포인터를 통한 호출은 인라인화되지 않음

인라인 함수 vs 매크로

 인라인 함수는 전처리기 매크로의 안전한 대안으로 사용될 수 있습니다.

// 매크로 (사용 권장하지 않음)
#define SQUARE(x) ((x) * (x))
 
// 인라인 함수 (권장)
inline int square(int x) {
    return x * x;
}

 인라인 함수는 타입 검사, 디버깅 용이성 등의 장점이 있습니다.

연습 문제

  1. 다음 함수를 인라인 함수로 변경하고, 일반 함수 버전과의 성능 차이를 측정해보세요.
int factorial(int n) {
    return (n <= 1) ? 1 : n * factorial(n - 1);
}
  1. 클래스 내부와 외부에 동일한 기능의 함수를 정의하고, 각각의 인라인화 동작을 비교해보세요.

참고 자료

함수 오버로딩기본 매개변수