C++语法之内联函数

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前言

在 c/c++ 中，为了解决一些频繁调用的小函数大量消耗栈空间（栈内存）的问题，特别的引入了 inline 修饰符，表示为内联函数。

栈空间就是指放置程序的局部数据（也就是函数内数据）的内存空间。

使用

  • 使用inline修饰函数的声明或者实现，可以使其变成内联函数
  • 建议声明和实现都增加inline修饰
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inline void test3();
inline void test3(){
     cout << "test" << endl;
}

int main(){
    test3();
    return 0;
}

上面的代码经过内敛之后就相当于

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int main(){
     cout << "test" << endl;
    return 0;
}

特点

  • 编译器会将函数调用直接展开为函数体代码
  • 可以减少函数调用的开销
  • 会增大代码体积

注意

  • 尽量不要内联超过10行代码的函数
  • 有些函数即使声明为inline，也不一定会被编译器内联，比如递归函数

例如下面的代码就算加了inline 也不会被编译器内敛的

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inline void test3(int a);
inline void test3(int a){
    test3(a--);
  }

int main(){
    test3(10);
    return 0;
}

inline只是建议

inline 函数仅仅是一个对编译器的建议，所以最后能否真正内联，看编译器的意思，它如果认为函数不复杂，能在调用点展开，就会真正内联，并不是说声明了内联就会内联，声明内联只是一个建议而已。

慎用 inline

  • 内联能提高函数的执行效率，为什么不把所有的函数都定义成内联函数？如果所有的函数都是内联函数，还用得着”内联”这个关键字吗？
  • 内联是以代码膨胀（复制）为代价，仅仅省去了函数调用的开销，从而提高函数的执行效率。
  • 如果执行函数体内代码的时间，相比于函数调用的开销较大，那么效率的收获会很少。另一方面，每一处内联函数的调用都要复制代码，将使程序的总代码量增大，消耗更多的内存空间。

以下情况不宜使用内联：

  • 如果函数体内的代码比较长，使用内联将导致内存消耗代价较高。
  • 如果函数体内出现循环，那么执行函数体内代码的时间要比函数调用的开销大。类的构造函数和析构函数容易让人误解成使用内联更有效。要当心构造函数和析构函数可能会隐藏一些行为，如”偷偷地”执行了基类或成员对象的构造函数和析构函数。所以不要随便地将构造函数和析构函数的定义体放在类声明中。一个好的编译器将会根据函数的定义体，自动地取消不值得的内联（这进一步说明了 inline 不应该出现在函数的声明中）。

内联函数和宏

  • 内联函数和宏，都可以减少函数调用的开销
  • 对比宏，内联函数多了语法检测和函数特性
  • 宏使用不当，会导致和我们想法不一致的情况

例如下面的代码,如果是宏定义，就相当于b = (a++ + a++);结果和预期不符。

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#define sum(x) (x + x)
inline int sum(int x) { return x + x; }

int main(){
	int a = 10; 
	int b = sum(a++);
}

总结

  • 内联函数并不是一个增强性能的灵丹妙药。只有当函数非常短小的时候它才能得到我们想要的效果；但是，如果函数并不是很短而且在很多地方都被调用的话，那么将会使得可执行体的体积增大。
  • 最令人烦恼的还是当编译器拒绝内联的时候。在老的实现中，结果很不尽人意，虽然在新的实现中有很大的改善，但是仍然还是不那么完善的。一些编译器能够足够的聪明来指出哪些函数可以内联哪些不能，但是大多数编译器就不那么聪明了，因此这就需要我们的经验来判断。如果内联函数不能增强性能，就避免使用它！