[C++] functor가 function보다 빠를 수 있는 요인

functor에서 operator()를 inline으로 설정했다면, -- 그리고 컴파일러가 inline을 처리해 준다면 -- for_each 같은 곳에서 operator()를 호출하는 과정이 인라인화되기 때문에 함수 호출에 드는 부하가 사라지고, 더불어 필요에 따라서는 그 상황에서 더 최적화될 수 있습니다. 반면에 함수 포인터로 넘겨 줄 경우 컴파일러가 웬만큼 똑똑하지 않으면 그걸 최적화하기 힘들 것이고, 따라서 함수 호출에 드는 부하와 (인라인화하면 사라질 수도 있는) 추가적인 부담이 들게 됩니다. 아, 하지만 functor라도 operator()가 인라인화되지 않는다면 그게 그겁니다.

혹시나 싶지만... 간단한 예를 들어 보겠습니다.

char caesarFunction(char x) {
    char xx = x | 32;
    if ('a' <= xx && xx <= 'w') return x + 3;
    if ('x' <= xx && xx <= 'z') return x - 23;
    return x;
}

struct caesarFunctor {
    char operator(char x) {
        char xx = x | 32;
        if ('a' <= xx && xx <= 'w') return x + 3;
        if ('x' <= xx && xx <= 'z') return x - 23;
        return x;
    }
};

template <typename _Func>
void encryptString(char *str, _Func func) {
    while(*str) {
        *str = func(*str);
        str++;
    }
}

만약 컴파일러가 인라인화를 지원한다면, 위 코드는 (대략) 다음과 같이 바뀌어 처리됩니다. 컴파일러마다 실제 결과는 다를 수 있지만 차이가 드러 난다는 걸 알 수 있습니다.

// encryptString(str, caesarFunction); 의 해석
void encryptStringWithFunction(char *str) {
    while(*str) {
        *str = caesarFunction(*str);
        str++;
    }
}

// encryptString(str, caesarFunctor()); 의 해석
void encryptStringWithFunctor(char *str) {
    while(*str) {
        char x = *str;
        char xx = x | 32;
        if ('a' <= xx && xx <= 'w') *str = x + 3;
        else if ('x' <= xx && xx <= 'z') *str = x - 23;
        str++;
    }
}

보시다시피 functor를 사용한 코드는 컴파일러가 최적화할 여지가 더 많아지고, 이는 속도 향상으로 나타납니다. (위의 경우 맨 마지막의 불필요한 *str = x; 부분이 사라졌다는 걸 알 수 있습니다. 최적화가 안 되었다고 하더라도 함수 호출 부하는 사라지겠죠.)

functor는... 말 그대로 여러 군데에서 많이 쓰입니다. STL에서 함수 비스무리한 걸 받을 만한 대부분의 곳에서 functor를 쓸 수 있다고 생각하셔도 될 것 같습니다.

- 토끼군