深入理解C++内联函数

目录
  • 内联函数的概念
    • 内联函数和宏
    • 内联函数的特性
  • 总结

内联函数的概念

以inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数压栈的开销，内联函数的使用可以提升程序的运行效率。

举个例子：

在C++中我们通常定义以下函数来求两个整数的最大值：

代码如下:

int max(int a, int b)
{
 return a > b ? a : b;
}

为这么一个小的操作定义一个函数的好处有：

  • 阅读和理解函数 max 的调用，要比读一条等价的条件表达式并解释它的含义要容易得多
  • 如果需要做任何修改，修改函数要比找出并修改每一处等价表达式容易得多
  • 使用函数可以确保统一的行为，每个测试都保证以相同的方式实现
  • 函数可以重用，不必为其他应用程序重写代码

虽然有这么多好处，但是写成函数有一个潜在的缺点：调用函数比求解等价表达式要慢得多。在大多数的机器上，调用函数都要做很多工作：

- 程序需要存储当前地址，以便调用结束后返回继续执行
- 程序将传入函数的参数压栈
- 程序跳到跳到标记函数起点的内存单元，执行函数代码
- 函数调用结束后，将栈清空，返回到之前存储的地址继续执行

C++中支持内联函数，其目的是为了提高函数的执行效率，用关键字 inline 放在函数定义(注意是定义而非声明)的前面即可将函数指定为内联函数，内联函数通常就是将它在程序中的每个调用点上“内联地”展开，相当于直接copy一份函数体内代码，在执行到的时候直接按照代码顺序执行，省去了许多函数调用过程，节省了时间。

假设我们将 max 定义为内联函数：

代码如下:

inline int max(int a, int b)
{
 return a > b ? a : b;
}

则调用： cout<<max(a, b)<<endl;

在编译时展开为： cout<<(a > b ? a : b)<<endl;

从而消除了把 max写成函数的额外执行开销

是不是觉得这和宏有些像？那为什么不直接用宏？还要整个内联函数

内联函数和宏

首先，宏能够表达的意思有限，通常是一行的表达式。其次，用宏的安全性不高，容易出错。

假设定义宏如下：

#define MAX(a,b)  a>b?:a:b

那么语句

res = MAX(i,j)+2;

会被预处理器扩展为

res = i > j? i:j+2;

由于+的优先级高于？，因此最终比较结果与我们期望不符。
那如果把宏修改为

#define MAX(a,b) (i &gt; j? i:j)

仍然存在问题，例如

res = MAX(i++,j)
res = (i++ < j? i++:j);  // i被+了两次

同时，宏无法调试，但内联函数可以。在程序的调试版本，内联函数并没有真正内联，就像普通函数一样实现调试，在程序的发行版本，编译器才会实现真正内联。

无论是《Effective C++》中的 “Prefer consts，enums，and inlines to #defines” 条款，还是《高质量程序设计指南——C++/C语言》中的“用函数内联取代宏”，宏在C++中基本是被废了。

内联函数的特性

1、inline是一种以空间换时间的做法，省了去调用函数的额外开销。由于内联函数会在调用的位置展开，所以代码很长或者有递归的函数不适宜作为内联函数。频繁调用的小函数建议定义成内联函数。

2、inline对于编译器而言只是一个建议，编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内有递归等，编译器优化时会忽略掉内联。

3、inline不建议声明和定义分离，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址了链接就会找不到。

4、关键字 inline 必须与函数定义体放在一起才能使函数成为内联，仅将 inline 放在函数声明前面不起任何作用。

5 .相比于宏，有类型检查，安全性更高，具有一般函数特性，可调试。

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注我们的更多内容!

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