C++内联函数

目录

一、常规函数和内联函数的对比

二、如何使用

三、内联函数的特性

四、内联函数与宏

五、如何查看内联函数

六、【面试题】

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前言-----内联函数是C++中为程序运行速度所做的一项该进。常规函数和内联函数之间的主要区别不在于编写方式，而在于C++编译器如何将他们组合到程序中。要了解内联函数和常规函数之间的区别，必须深入到程序内部.

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一、常规函数和内联函数的对比

       常规函数:编译过程的最终产品是可执行程序——由一组机器语言指令组成。运行程序时，操作系统将这些指令载人到计算机内存中，因此每条指令都有特定的内存地址。计算机随后将逐步执行这些指令。有时(如有循环或分支语句时)，将跳过一些指令，向前或问后跳到特定地址。常规函数调用也使程序跳到另一个地址(函数的地址)，并在函数结束时返回。下面更详细地介绍这一过程的典型实现。行到函数调用指令时，程序将在函数调用后立即存储该指令的内存地址，并将函数参数复制到堆栈(为此保留的内存块)，跳到标记函数起点的内存单元，执行函数代码(也许还需将返回值放入到寄存器中)，然后跳回到地址被保存的指令处(这与阅读文章时停下来看脚注，并在阅读完脚注后返回到以前阅读的地方类似)。来回跳跃并记录跳跃位置意味着以前使用函数时，需要一定的开销。

        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，没有函数调用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。

二、如何使用

●   在函数声明前加上关键字 inline;

●   在函数定义前加上关键字 inline.

三、内联函数的特性

1. inline是一种以空间换时间的做法，如果编译器将函数当成内联函数处理，在编译阶段，会用函数体替换函数调用，缺陷：可能会使目标文件变大，优势：少了调用开销，提高程序运行效率。 

2. inline对于编译器而言只是一个建议，不同编译器关于inline实现机制可能不同，一般建议：将函数规模较小(即函数不是很长，具体没有准确的说法，取决于编译器内部实现)、不是递归、频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性。下图为《C++prime》第五版关于inline的建议：

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。(内联函数的函数名不进入符号表,不生成地址) 

/ F.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int i)
{cout << i << endl;
}
// main.cpp
#include "F.h"
int main()
{f(10);return 0;
}
// 链接错误：main.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdecl f(int)" (?
f@@YAXH@Z)，该符号在函数 _main 中被引用

四、内联函数与宏

inline工具是C++新增的特性。C语言使用预处理器语句#define来提供宏——内联代码的原始实现。例如，下面是一个计算平方的宏：

#define SQUARE(X)X*X的符号标记。        

这并不是通过传递参数实现的，而是通过文本替换来实现的——X是“参数”a=SQUARE(5.0);               is replacedby a=5.0*5.0；b=SQUARE(4.5+7.5);        is replacedby b=7.5*4.5+7.5；    d=SQUARE(c++);              is replacedby d=c++*c++；

上述示例只有第一个能正常工作。可以通过使用括号来进行改进：

 #define SQUARE(X)((X)*(X))但仍然存在这样的问题，即宏不能按值传递。即使使用新的定义，SQUARE(C++)仍将c递增两次，但是程序清单8.1中的内联函数square()计算c的结果，传递它，以计算其平方值，然后将c递增一次。

这里的目的不是演示如何编写C宏，而是要指出，如果使用C语言的宏执行了类似函数的功能，应考虑将它们转换为C++内联函数。

五、如何查看内联函数

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，没有函数调用建立栈帧 的开销，内联函数提升程序运行的效率。

如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数，在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。 查看方式：

1. 在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add

2. 在debug模式下，需要对编译器进行设置，否则不会展开(因为debug模式下，编译器默认不会对代码进 行优化，以下给出vs2022的设置方式) 

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这时在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用.

六、【面试题】

宏的优缺点？

优点：

1.增强代码的复用性。

2.提高性能。

缺点：

1.不方便调试宏。（因为预编译阶段进行了替换）

2.导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。 

3.没有类型安全的检查 。 C++有哪些技术替代宏？

1. 常量定义 换用const enum

2. 短小函数定义 换用内联函数