13.3 使用 #[inline]、#[cold] 等属性

Rust 提供了一系列编译器提示属性，允许开发者向 LLVM 传递关于函数使用模式的元信息，从而影响内联决策、代码布局和优化策略。虽然现代编译器通常能做出合理选择，但在性能关键路径或跨 crate 场景中，显式使用这些属性可显著提升生成代码的质量。

#[inline]

#[inline] 属性建议编译器将函数内联到调用点。它有三种形式：

• #[inline]：普通提示，编译器可能忽略；
• #[inline(always)]：强烈建议内联（慎用）；
• #[inline(never)]：禁止内联，用于调试或防止代码膨胀。

常规使用场景

在库开发中，小型辅助函数应标记为 #[inline]，以确保在被其他 crate 调用时仍可内联：

// 在库 crate 中
#[inline]
pub fn square(x: i32) -> i32 {
    x * x
}

否则，调用方只能看到函数签名，无法获取函数体，导致无法内联。

注意事项

• 不要滥用 #[inline(always)]：可能导致代码膨胀、缓存失效，反而降低性能；
• 泛型函数默认可内联：因为单态化发生在调用方 crate，函数体可见；
• 递归函数不能内联：编译器会忽略此类请求。

#[cold]

#[cold] 表示该函数“很少被调用”，例如错误处理路径：

#[cold]
fn handle_error(msg: &str) -> ! {
    eprintln!("Error: {}", msg);
    std::process::exit(1);
}

此属性影响两方面：

1. 代码布局：将冷路径代码放置在远离热路径的内存区域，提高指令缓存命中率；
2. 分支预测：提示 CPU 该分支大概率不发生，优化流水线。

常与 if unlikely! 模式配合（Rust 无内置 unlikely，但可通过 #[cold] 函数模拟）：

fn process(data: &[u8]) {
    if data.is_empty() {
        handle_error("Empty input"); // 冷路径
    }
    // 主逻辑（热路径）
}

#[must_use]

虽然不直接影响性能，但 #[must_use] 可防止忽略返回值导致的隐式开销。例如：

#[must_use]
fn expensive_computation() -> i32 {
    // ...
}

若调用者未使用返回值，编译器会警告，避免无意中执行无用计算。

#[target_feature] 与特定指令集

对于极致性能需求，可使用 #[target_feature] 启用 SIMD 等 CPU 特性：

#[target_feature(enable = "sse4.1")]
unsafe fn use_sse4() {
    // SSE4.1 指令
}

但需注意：

• 函数必须标记为 unsafe；
• 调用前需检测 CPU 支持（如通过 is_x86_feature_detected! 宏）；
• 不当使用可能导致非法指令异常。

实际建议

• 优先依赖自动优化：仅在性能剖析确认瓶颈后添加属性；
• 库作者应合理使用 #[inline]：对小函数、泛型辅助函数提供内联保证；
• 冷路径明确标注：提升主路径的局部性；
• 避免过早微优化：属性是优化手段，不是设计起点。

小结

#[inline]、#[cold] 等属性是连接开发者意图与编译器优化的桥梁。它们不改变程序语义，但能显著影响生成代码的效率和布局。正确使用这些提示，可以在保持代码清晰的同时，引导编译器做出更符合实际运行场景的决策。结合性能剖析工具（见 13.4 节），这些属性将成为你性能调优工具箱中的有力武器。