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C++ 中 inline 使用详解

inline是C++关键字,在函数声明或定义中,函数返回类型前加上关键字inline,即可以把函数指定为内联函数。

C++ 中 inline 使用详解

引入 inline 关键字的原因

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。

在系统下,栈空间是有限的,假如频繁大量的使用就会造成因栈空间不足而导致程序出错的问题,如,函数的死循环递归调用的最终结果就是导致栈内存空间枯竭。

下面我们来看一个例子:

实例

#include

inline const char *num_check(int v)
{
   return (v % 2 > 0) ? "奇" : "偶";
}

int main(void)
{
   int i;
   for (i = 0; i printf("%02d   %s\n", i, num_check(i));
   return 0;
}

上面的例子就是标准的内联函数的用法,使用 inline 修饰带来的好处我们表面看不出来,其实,在内部的工作就是在每个 for 循环的内部任何调用 dbtest(i) 的地方都换成了 (i%2>0)?”奇”:”偶”,这样就避免了频繁调用函数对栈内存重复开辟所带来的消耗。

inline使用限制

inline 的使用是有所限制的,inline 只适合涵数体内代码简单的涵数使用,不能包含复杂的结构控制语句例如 while、switch,并且不能内联函数本身不能是直接递归函数(即,自己内部还调用自己的函数)。

inline仅是一个对编译器的建议

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。

建议 inline 函数的定义放在头文件中

其次,因为内联函数要在调用点展开,所以编译器必须随处可见内联函数的定义,要不然就成了非内联函数的调用了。所以,这要求每个调用了内联函数的文件都出现了该内联函数的定义。

因此,将内联函数的定义放在头文件里实现是合适的,省却你为每个文件实现一次的麻烦。

声明跟定义要一致:如果在每个文件里都实现一次该内联函数的话,那么,最好保证每个定义都是一样的,否则,将会引起未定义的行为。如果不是每个文件里的定义都一样,那么,编译器展开的是哪一个,那要看具体的编译器而定。所以,最好将内联函数定义放在头文件中。

类中的成员函数与inline

定义在类中的成员函数默认都是内联的,如果在类定义时就在类内给出函数定义,那当然最好。如果在类中未给出成员函数定义,而又想内联该函数的话,那在类外要加上inline,否则就认为不是内联的。

class A
{
   public:void Foo(int x, int y) {  } // 自动地成为内联函数
}

将成员函数的定义体放在类声明之中虽然能带来书写上的方便,但不是一种良好的编程风格,上例应该改成:

// 头文件
class A
{
   public:
   void Foo(int x, int y);
}


// 定义文件
inline void A::Foo(int x, int y){}

inline 是一种”用于实现的关键字”

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。

如下风格的函数 Foo 不能成为内联函数:

inline void Foo(int x, int y); // inline 仅与函数声明放在一起
void Foo(int x, int y){}

而如下风格的函数 Foo 则成为内联函数:

void Foo(int x, int y);
inline void Foo(int x, int y) {} // inline 与函数定义体放在一起

所以说,inline 是一种”用于实现的关键字”,而不是一种”用于声明的关键字”。一般地,用户可以阅读函数的声明,但是看不到函数的定义。尽管在大多数教科书中内联函数的声明、定义体前面都加了inline 关键字,但我认为inline不应该出现在函数的声明中。这个细节虽然不会影响函数的功能,但是体现了高质量C++/C 程序设计风格的一个基本原则:声明与定义不可混为一谈,用户没有必要、也不应该知道函数是否需要内联。

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: (1)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。 (2)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)。

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!

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良许

作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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