1. 內(nèi)聯(lián)函數(shù)

1.1 C語言的宏

在C語言中，我們學(xué)習了用#define定義的宏函數(shù)，例如：

#define Add(x, y) ((x) + (y))	//兩數(shù)相加

相較于函數(shù)，我們知道宏替換具有如下比較明顯的優(yōu)點：

• 性能優(yōu)勢： 宏在預(yù)處理階段進行簡單的文本替換，沒有函數(shù)調(diào)用的開銷，可以節(jié)省棧空間
• 靈活的參數(shù)： 宏的參數(shù)可以是任意表達式，包括副作用表達式。這使得宏能夠以更靈活的方式進行代碼替換，可以處理一些復(fù)雜的操作。

但是，對應(yīng)的C語言的宏替換也有這些致命的缺陷：

• 不進行類型檢查： 宏在進行文本替換時不進行類型檢查，這可能導(dǎo)致一些潛在的類型錯誤。
• 沒有作用域： 宏在預(yù)處理階段進行文本替換，沒有作用域的概念。如果宏的名稱與其他標識符沖突，可能會導(dǎo)致錯誤或意外行為
• 不可隨意調(diào)試： 在調(diào)試過程中，很難對宏展開后的代碼進行單步調(diào)試，因為宏展開發(fā)生在預(yù)處理階段，調(diào)試器無法直接查看宏的展開結(jié)果。

注：如果想對C語言的宏有更深的了解，建議看看👉C語言——預(yù)處理

1.2 內(nèi)聯(lián)函數(shù)

而為了解決C語言#define宏所帶來的缺陷，C++有了inline關(guān)鍵字。

• 我們在函數(shù)的返回值類型前面加入inline關(guān)鍵字，這個函數(shù)就成為了內(nèi)聯(lián)函數(shù)。
• 內(nèi)聯(lián)函數(shù)會在編譯時被展開，從而避免了棧幀開銷。
• 同時，內(nèi)聯(lián)函數(shù)又具有函數(shù)的特性。因此具有類型檢查、作用域且方便調(diào)試。相較于宏函數(shù)更加安全。
• 可以說內(nèi)聯(lián)函數(shù)在具有宏函數(shù)優(yōu)點同時也完全解決了宏函數(shù)所帶來的缺陷。

例如：

inline void Func()
{printf("Hello World\n");
}int main()
{for (int i = 0; i < 100; i++)Func();return 0;
}

上面的代碼我們聲明了一個內(nèi)聯(lián)函數(shù)Func，在編譯過后循環(huán)處的調(diào)用就會變成：

for (int i = 0; i < 100; i++)printf("Hello World\n");	//內(nèi)聯(lián)函數(shù)Func直接被展開成了函數(shù)體內(nèi)的內(nèi)容

1.2.1 通過反匯編查看內(nèi)聯(lián)函數(shù)的展開

以VS2019為例：

首先，要用反匯編查看內(nèi)聯(lián)函數(shù)的展開，首先要對編譯器做如下設(shè)置：

1. 首先，將Debug模式改為Release模式

   

2. 然后，右擊項目名稱，點擊屬性

   

3. 接著，配置屬性-> C/C++ -> 常規(guī) -> 調(diào)試信息格式 ->程序數(shù)據(jù)庫

4. 最后，配置屬性-> C/C++ -> 優(yōu)化 -> 內(nèi)聯(lián)函數(shù)擴展 -> 只適用于_inline

設(shè)置完成過后，我們就可以通過返匯編查看內(nèi)聯(lián)函數(shù)的展開了。

• 我們先來看看沒有加入inline關(guān)鍵字的普通函數(shù)：

  

• 再來看看加入inline關(guān)鍵字的內(nèi)聯(lián)函數(shù)：

  

1.2.2 內(nèi)聯(lián)函數(shù)的局限性

既然內(nèi)聯(lián)函數(shù)可以避免棧幀開銷而且安全性也有保證，那是不是可以說以后我們可以將所有的函數(shù)都定義成內(nèi)聯(lián)函數(shù)呢？

當然不可以！！！

首先我們來看一組對比：

• 可以發(fā)現(xiàn)，不是內(nèi)聯(lián)函數(shù)的文件空間比是內(nèi)聯(lián)函數(shù)的文件空間小了16KB
• 有小伙伴就會問了：不就十幾KB嘛，磁盤空間這么大不差這點。但是如果我將一個幾百行的函數(shù)也寫成一個內(nèi)聯(lián)函數(shù)，那這二者之間占用空間的差距就不會這么小了。

所以我們有必要清楚內(nèi)聯(lián)函數(shù)的局限，知道什么時候可以用，什么時候不可以用；

• 通過上面的分析和比較可以知道，inline內(nèi)聯(lián)函數(shù)實際上是一種空間換時間的做法：通過代碼的展開來減少函數(shù)調(diào)用的開銷，但也因此導(dǎo)致了代碼膨脹的問題。
• 因此內(nèi)聯(lián)函數(shù)一般用作代碼簡短（不超過10行），經(jīng)常使用的函數(shù)。
• 而對于遞歸函數(shù)、存在大量循環(huán)的函數(shù)、存在switch case語句的函數(shù)，一般不用inline處理

1.2.3 內(nèi)聯(lián)函數(shù)的特性

如果有人不聽勸，將一個遞歸函數(shù)定義成內(nèi)聯(lián)函數(shù)，會出現(xiàn)什么情況呢？

• 特性1：inline對于編譯器而言只是一個建議，不同編譯器關(guān)于inline實現(xiàn)機制可能不同，如果被定義的函數(shù)較為復(fù)雜，編譯器會忽略inline特性。
• 特性2：內(nèi)聯(lián)函數(shù)的聲明和定義最好不要分離，否則就只能在定義內(nèi)聯(lián)函數(shù)的文件中使用該內(nèi)聯(lián)函數(shù)

1.3 總結(jié)

• inline內(nèi)聯(lián)函數(shù)是C++專門針對C語言宏函數(shù)的缺陷而設(shè)計的。
• 其既具有宏函數(shù)沒有函數(shù)調(diào)用開銷，所耗時間少的優(yōu)點；同時也基本上解決了宏函數(shù)不安全、難以調(diào)試的缺點。其功能不可謂不強。
• 然而內(nèi)聯(lián)函數(shù)也有較大的局限性：其只適用于代碼簡單、且頻繁調(diào)用的函數(shù)。而對于遞歸、有大量循環(huán)的函數(shù)則不適用。
• 內(nèi)聯(lián)函數(shù)只是對編譯器的一個建議，到底才不采用取決于編譯器。
• 內(nèi)聯(lián)函數(shù)的聲明和定義最好放在一起。