C++_2_ inline内联函数 宏函数(2/3)

C++推出了inline关键字，其目的是为了替代C语言中的宏函数。

我们先来回顾宏函数：

宏函数 

现有个需求：要求你写一个Add(x,y)的宏函数。

正确的写法有一种，错误的写法倒是五花八门，我们先来“见不贤而自省也。”

// 实现⼀个ADD宏函数的常⻅问题
#define ADD(int a, int b) return a + b;
#define ADD(a, b) a + b;
#define ADD(a, b) (a + b)

分析：

第一种写法：宏函数不是函数，它是宏，在预处理阶段就替换成了目标内容。

第二种写法：还是错的，少括号，较第一种好一点—— 在于没加分号

第三种写法：还是不对，不过好多了，错在少括号。

正确写法：

// 正确的宏实现
#define ADD(a, b) ((a) + (b))

这个写对了，不过“知其然，亦要知其所以然”。

// 为什么不能加分号 ?

// 为什么要加外⾯的括号 ?

// 为什么要加⾥⾯的括号 ?

//为什么不能添加分号 ;
#define Add(a,b) ((a) + (b));
int main()
{int ret1 = Add(1,2);//意在实现1 + 2并将结果赋值给ret1cout << ret1 << endl;//意在打印ret1return 0;
}

运行截图：

 

好戏还在后头：

cout << Add(1,3) << endl;

我们在前面曾说到：cout 能够自动识别变量类型，这里报错是因为函数的结果是它识别不了了嘛。 非也非也：

宏在预处理阶段，会将Add(1,3)替换成后面的表达式：这里若多加了分号，这行代码就在分号处中断了，而作为二元操作符的 << 前面无操作对象 后面又有个endl;自然因为缺少参数(表达式)报错。

cout << ((1) + (3)); << endl;//预处理阶段被替换成了如此模样

所以，宏函数里分号是多余的：

#define Add(a,b)  ((a) + (b))
int main()
{cout << Add(1,3) << endl;//这才能输出4return 0;
}

运行截图：

// 为什么要加外⾯的括号?
#define Add(a,b)  (a) + (b)
int main()
{cout << Add(1, 3) * 2 << endl;//意图输出 8 （4*2）return 0;
}

//替换后
//cout << Add(1, 3) * 2 << endl;
cout << (1) + (3) * 2 << endl;//然而据分析，输出7 （1+6）

 运行截图：

可见，外面括号是为了不改变运算表达式的结合的优先级，我们写个宏函数Add本意就是为了先算加法。

// 为什么要加⾥⾯的括号?
#define Add(a,b)  (a + b)
int main()
{int x = 1, y = 2;Add(x & y, x | y);//不加内括号，替换成 (x&y + x|y)return 0;
}
//但是忽略了加法作为算数运算符的优先级，其实结果会先算 y+x,故而与目标结果背道而驰

得出结论：宏函数不能加分号，为了避免保证运算中合理的优先级，应该在外面和里面加上括号。

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C++表示：这宏函数是在预处理直接展开成了表达式，不像普通函数还要建立栈帧。但是也忒麻烦了点，稍有不慎，结果就不正确了。

于是，C++引入了关键字inline 就是替代C语言中的宏函数。

inline

inline既然要替代，首先它要延续宏函数的优点：调用函数时不用创建栈帧，直接展开，还要优于宏函数：方便书写—— inline 直接在函数定义的 返回类型前加上即可。

inline int Add(int x, int y)//现在写个函数+inline就方便很多了
{return x + y;
}
int main()
{int b = Add(1,2);return 0;
}

inline对于编译器⽽⾔只是⼀个建议，也就是说，你加了inline编译器也可以选择在调⽤的地⽅不展

开，不同编译器关于inline什么情况展开各不相同，因为C++标准没有规定这个。inline适⽤于频繁

调⽤的短⼩函数，对于递归函数，代码相对多⼀些的函数，加上inline也会被编译器忽略。

对于过长的函数作为内联函数，若也被频繁调用，此时已经不适合展开：比如下面这个场景：一个函数初次编译100条指令，编译完后成为一条指令。（在编译后的代码中，直接调用一个函数（尤其是在同一编译单元或模块内）通常涉及很小的开销，可能只是一条指令（比如一个跳转）。 ）在函数在被复用时，就会执行被调用次的指令条数。

而如果编译器不阻拦这种展开，直接执行10000 * 100的指令，效率慢得可想而知。 

所以,inline适合短小、频繁调用的函数。

inline不建议声明和定义分离到两个⽂件，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址，链接时会出现报错。

比如：

//F.h 声明
#pragma once
inline void f(int a);
//F.cpp 函数定义
#include "F.h"
#include <iostream>
using namespace std;
void f(int a)
{cout << a << endl;
}
//执行文件
#include "F.h"
int main()
{f(10);return 0;
}

如上述代码所示：我们把声明和定义放在两个文件

报错：  

内联函数编译器默认认为是不需要地址的，因为已经在调用地方展开了。在测试代码中，头文件展开，但是只有函数F的声明，找不到它的实现，导致调用地方展不开函数。

为什么找不到它的实现（展不开函数），因为在F.cpp中，虽然也包含了F.h,但是前面加了inline，默认是内联函数。这时候就不会把函数的实现地址放进符号表，导致测试代码中，无法链接到所调用函数的定义。

等到后面有更多的知识补充，我们会更好理解链接错误这一概念

总结： inline不建议声明和定义分离到两个⽂件，分离会导致链接错误。