`static` 的使用如何影响我的代码速度？

Question

我正在在线解决一个练习，有一次我需要从字符串的开头和结尾删除“”。这是我的代码：

void static inline process_value(std::string &value) {
    if (value.back() !='>') {
        value = value.substr(1, value.size()-2);
    }
}

从此基准循环调用：

static void UsingStatic(benchmark::State& state) {
  // Code inside this loop is measured repeatedly
  for (auto _ : state) {
      std::string valor("\"Hola\"");
      process_valueS(valor);
    // Make sure the variable is not optimized away by compiler
    benchmark::DoNotOptimize(valor);
  }
}

只是因为好奇我did a benchmark.

编译器： Clang-9.0
std:c++20
优化：O3
STL: libstdc++(GNU)

我决定从 process_value 中删除 static，使 void inline process_value 保持不变。令我惊讶的是它变慢了。

我认为static 仅表示该函数仅用于文件。但是 here 它说“ 'static' 意味着如果可能，编译器应该内联该函数”。但是在那种情况下，当我删除静态时，我认为结果不应该改变。现在我很困惑，除了将函数分隔为单个 .cpp 之外，static 还做了什么其他事情，这对性能有何影响？

QuickBench 上的反汇编显示 NoUsingStatic 循环实际上调用 process_value 而不是内联它，尽管 inline 关键字使编译器这样做是合法的。但是 UsingStatic 会内联对 process_valueS 的调用。编译器决策的差异大概解释了性能差异，但是 为什么 clang 选择不内联一个声明为 void inline process_value(std::string &value){ ... }?

的简单函数

编辑：由于问题不够清楚而被关闭，我删除了与问题无关的部分。但如果我遗漏了一些信息，请在评论中告诉我

Answer 1

Clang 使用基于成本的函数决定是否内联函数。这个成本受很多因素的影响。它受 static.

影响

幸运的是，clang 有一个输出，我们可以在其中观察到这一点。看看这个神栓 link:

void call();

inline void a() {
    call();
}

static inline void b() {
    call();
}

void foo() {
    a();
    b();
}

在这个小例子中，a()和b()是一样的，唯一的例外是b()是静态的。

如果你将鼠标移动到 godbolt 上的调用 a() 或 b() 上（在 OptViewer window 中），你可以阅读：

a()：成本=0，阈值=487

b()：成本=-15000，阈值=487

（如果成本低于阈值，clang 将内联调用。）

clang 使 b() 成本低得多，因为它是静态的。似乎 clang 只会为静态函数减少一次 -15000 的成本。如果 b() 被多次调用，所有 b() 的成本将为零，除了一个。

这是您的案例的编号，link:

process_value(): cost=400, threshold=325 -> 刚刚超过阈值，不会被内联

process_valueS():：成本=-14600，阈值=325 -> 可以内联

所以，显然，static 如果只调用一次，会产生很大的影响。这是有道理的，因为一次内联静态函数不会增加代码大小。

提示：如果您想强制 clang 内联一个函数，请使用 __attribute__((always_inline))。

Answer 2

inline 只是对编译器的建议，它可能会或可能不会真正内联您的特定代码。

关于 static 关键字，如果它应用于全局变量，那么如果您将代码编译为单独的编译单元，则它具有文件范围（如您所提到的）。因此，如果将它们编译为单个编译单元，甚至可以从其他文件访问静态全局变量。这意味着实际上，全局静态变量的范围不是文件而是编译单元（可能是也可能不是单个文件）。

但是，由于您有一个全局静态函数，而不是一个变量，因此它可以作为全局静态函数从任何地方访问。

编辑： 正如@Peter Cordes 在下面的评论中所建议的那样，同时使用 inline 和 static 可能真的是一团糟，所以官方文档（ https://en.cppreference.com/w/cpp/language/inline ）说内联函数的重新定义（以及 C++ 以来的变量） 17) 必须是非静态的。

`static` 的使用如何影响我的代码速度？

How does the use of `static` affect the speed of my code?

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