C++中的内联函数

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1、常量与宏回顾

• C++中的const常量可以替代宏常数定义，如：
• const int A = 3; <===> #define A 3
• 宏是在预编译期间做了一下代码替换，不会出现在编译期

2、内联函数

• C++中推荐使用内联函数替代宏代码片段
• C++中使用 inline 关键字声明内联函数

inline int func(int a, int b)
{
    return a < b ? a : b;
}

内联函数声明时 inline 关键字必须和函数定义结合在一起，否则编译器会直接忽略内联请求。

• C++编译器可以将一个函数进行内联编译
• 被C++编译器内联编译的函数叫做内联函数
• C++编译器直接将 函数体 插入 函数调用的地方
• 内联函数没有普通函数调用时的额外开销（压栈，跳转，返回）
• C++编译器不一定满足函数的内联请求！

举个栗子：

#include <stdio.h>

#define FUNC(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))

inline int func(int a, int b)
{
    return a < b ? a : b;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 1;
    int b = 3;
    int c = FUNC(++a, b);
    
    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %d\n", b);
    printf("c = %d\n", c);
    
    return 0;
}

在上述代码 main函数 中：

int c = FUNC(++a, b);

直接使用了宏，导致在代码预编译期进行代码替换后，变成

int c = (++a) < (b) ? (++a) : (b);

程序原意是 ++a 后的值与 b 来相比较。但是变成了 ++a 进行了2次自加。所以在这里使用宏是有弊端的。此时，应该使用内联函数

inline int func(int a, int b)
{
    return a < b ? a : b;
}

内联函数的特性

• 内联函数具有普通函数的特征（参数检查，返回类型等）
• 函数的内联请求可能被拒绝
• 函数被内联编译后，函数体直接扩展到调用的地方

现代C++编译器能够进行编译优化，一些函数即时没有 inline 声明，也可能被内联编译。一些现代C++编译器提供了扩展语法，能够对函数进行强制内联，如：

• g++: attribute((always_inline)) 属性
• MSVC： _forceinline

举个栗子：

#include <stdio.h>

//__forceinline
//__attribute__((always_inline))
inline 
int add_inline(int n);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int r = add_inline(10);

    printf(" r = %d\n", r);

    return 0;
}

inline int add_inline(int n)
{
    int ret = 0;

    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        ret += i;
    }

    return ret;
}

在上述代码中，如果担心编译器没有进行内联编译，就可以加上声明：

//__forceinline
//__attribute__((always_inline))

当然，加的时候要注意编译环境，看是g++的还是MSVC的。

使用注意事项

• C++中 inline 内联编译的限制：
  • 不能存在任何形式的循环语句
  • 不能存在过多的条件判断语句
  • 函数体不能过于庞大
  • 不能对函数进行取址操作
  • 函数内联声明必须在调用语句之前