Funktionsinlining

Funktionsinlining bezeichnet eine Optimierung von Compilern, bei der Aufrufe einer Funktion durch den eigentlichen Funktionskörper ersetzt werden. Dadurch entfallen der Aufruf-Overhead und der Sprung zur Funktion, und der kompilierte Code kann an der Aufrufstelle direkt weiteroptimiert werden. Ziel ist es, die Laufzeit zu verbessern und gleichzeitig weitere Optimierungen zu ermöglichen, da der Code an der Stelle des Aufrufs sichtbar wird.

Das Inlining erfolgt entweder explizit durch Hinweise wie das inline-Schlüsselwort oder automatisch durch den Optimierer. In vielen Sprachen entscheiden heuristische Regeln über das Inlining, zum Beispiel basierend auf Funktionsgröße, Aufrufhäufigkeit oder der Kompositionskomplexität. Bei C oder C++ können inline-Funktionen auch in Header-Dateien definiert werden; moderne Compiler treffen dennoch eigene Entscheidungen, ob eine Funktion tatsächlich eingebettet wird.

Zu den Vorteilen gehören niedrigere Laufzeitkosten durch Wegfall des Funktionsaufrufs, sowie erweiterte Optimierungsmöglichkeiten wie Konstantenpropagierung, Dead-Code-Elimination, bessere Registerplanung und verbesserte instruction-level Parallelität. Inlining kann dadurch auch zu einer insgesamt schnelleren Ausführung von Codepfaden beitragen, die häufig erreicht werden.

Nachteile umfassen potenzielle Codevergrößerung (Code-Bloat), was die Instruction-Cache-Effizienz verschlechtern kann, sowie längere Compile-Zeiten. Sehr große oder rekursive Funktionen eignen sich selten zum Inlining, da der Codeumfang stark anwachsen kann und die Vorteile überwiegen.

In der Praxis wird Inlining häufig für kleine, häufig verwendete Funktionen eingesetzt, z. B. einfache Getter oder Operationen mit geringer Komplexität. In Just-in-Time-Umgebungen kann das Inlining dynamisch anhand von Laufzeitprofilen erfolgen.