[C++] inline (인라인) 함수란

inline 함수는 C++의 실행 속도 개선을 위해 등장 했다. C++에서는 기본적으로 클래스 선언을 통한 맴버함수가 많이 이용되는데, 이러한 경우 보통 간단한 기능을 하는 함수들이 많이 만들어지게 된다. 예) 생성자, getter(), setter(), print() 등 과같은 간단한 함수.

 

함수들이 간결하여 실행속도에 영향을 끼지지 않을 것 같지만 함수 호출 과정에서 프로그램 속도가 떨어지게 된다. 함수의 호출은 다음과 같이 진행된다.

#include<iostream>

int fnc_1(int a, int b){    //매개변수 스택에 저장
    return a + b;           //리턴 값을 임시 저장소에 저장.
}

int main(void){
    int num;

    num = fnc_1(5,1);    //함수 호출 시점, 이곳의 주소값을 스택에 저장
return 0;
}

이러한 것들이 수십, 수백, 수천번 반복되게 되면 불필요한 작업으로 이어지게 된다. 처리시간, 메모리, cpu자원이 불필요하게 쓰이게 되며 이것을 가르켜 오버헤드(overhead) 현상이라고 한다.

 

특히 C언어 보단 C++에서 이 현상이 많이 자주 일어나 이를 개선하기 위해서 inline함수라는 것이 생겼다. inline함수의 매커니즘을 알기 전에 컴파일 과정에 대한 이해가 필요하다.

inline함수는 이 컴파일 과정에서 처리가 진행 된다.

#include<iostream>

inline int fnc_1(int a, int b){
    return a + b;
}

int main(void){
    int num;

    num = fnc_1(5, 1);

    return 0;
}

해당 함수 앞에 'inline'이라는 키워드를 선언만 해주면 된다. 이렇게 선언되면 프로그램 실행시 다음과 같이 동작하게 된다.

#include<iostream>

inline int fnc_1(int a, int b){
    return a + b;
}

int main(void){
    int num;

    //num = fnc_1(5, 1);
    num = 5 + 1;    //이렇게 변환되어 컴파일이 된다.
    return 0;
}​

 

※주의해야 할 점은 실제로 사람이 작성한 코드가 이렇게 변환되는 것이 아니다 컴파일 과정에서 변환 되는 것으로 obj파일이 생성되는 과정에서 위와 같은 형태로 변하게 된다. 따라서 실행 코드를 뜯어 봤을때(어셈블리어를 봤을 때) 과정을 보면

함수 호출 과정은 사라지고 함수에 있는 몸통부분만 실행되는 것을 확인할 수 있다.

 

 

일반적인 함수 호출 예시

 

inline후 호출된 함수

 

※위 어셈블리어 예시에서 처리되는 과정을 보면 inline함수 부분은 함수 호출부분이 없이 바로 덧셈이 계산되는 걸 알 수 있다.

 

이런점 때문에 inline함수를 사용하게 되면 실행속도가 굉장히 빨라진다. 즉, 코드의 최적화가 이뤄진다고 말할 수 있다. 하지만 무조건 inline함수가 좋은건 아니다. inlne함수가 많아지면 실행코드가 늘어나게 되어 컴파일 시간이 늘어나고 실행파일의 크기가 커지게 된다.

 

#include<iostream>

int fnc_1(int a, int b){
    int num;

    if(a < b)
        num = a + b;
    else
        num = a - b;

    if(num > 0){
        for(int i = 0; i < num; i++)
            num += i;
    }
    return num;
}

int main(void){
    int num1, num2, num3;

    num1 = fnc_1(5, 1);
    num2 = fnc_1(1, 2);
    num3 = fnc_1(100, 200);

    return 0;
}

 

위와 같은 코드가 있다고 가정해 보겠다.

저 함수를 inline화 시키게 된다면 main함수의 fnc_1() 호출 부분은 fnc_1()함수의 몸통부분으로 변환되어 들어가게 될 것이다. 그렇게 된다면 코드의 길이가 함수 몸통 부분만큼 늘어나고 fnc_1()함수를 3번 호출하니 3개 몸통 부분만큼 늘어나게 되는데 그렇게 된다면 실행속도는 빨라지지만 실행파일의 크기는 늘어나게 되버린다. 이를 방지하기 위해 컴파일러는 inline함수들을 직접 선언하여 컴파일 하기도 하며 inline함수로 선언된 부분을 일반 함수로 처리하기도 한다.

 

inline함수의 장점

1. 실행속도가 빨라진다.(즉, 코드가 최적화 된다.)

 

inline 함수의 단점

1. 불필요하게 사용시 컴파일 속도가 느려진다.

2. 실행파일의 크기가 커지게 된다.

 

출처