首页 » 软件编程 » C语言

深入理解C++内联函数

C语言 2022-01-11

内联函数的概念

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,没有函数压栈的开销,内联函数的使用可以提升程序的运行效率。

举个例子:

在C++中我们通常定义以下函数来求两个整数的最大值:

代码如下:

int max(int a, int b) 
{ 
 return a > b ? a : b; 
} 

为这么一个小的操作定义一个函数的好处有:

  • 阅读和理解函数 max 的调用,要比读一条等价的条件表达式并解释它的含义要容易得多
  • 如果需要做任何修改,修改函数要比找出并修改每一处等价表达式容易得多
  • 使用函数可以确保统一的行为,每个测试都保证以相同的方式实现
  • 函数可以重用,不必为其他应用程序重写代码

虽然有这么多好处,但是写成函数有一个潜在的缺点:调用函数比求解等价表达式要慢得多。在大多数的机器上,调用函数都要做很多工作:

- 程序需要存储当前地址,以便调用结束后返回继续执行
- 程序将传入函数的参数压栈
- 程序跳到跳到标记函数起点的内存单元,执行函数代码
- 函数调用结束后,将栈清空,返回到之前存储的地址继续执行

C++中支持内联函数,其目的是为了提高函数的执行效率,用关键字 inline 放在函数定义(注意是定义而非声明)的前面即可将函数指定为内联函数,内联函数通常就是将它在程序中的每个调用点上“内联地”展开,相当于直接copy一份函数体内代码,在执行到的时候直接按照代码顺序执行,省去了许多函数调用过程,节省了时间。

假设我们将 max 定义为内联函数:

代码如下:

inline int max(int a, int b) 
{ 
 return a > b ? a : b; 
} 
则调用: cout<<max(a, b)<<endl;


在编译时展开为: cout<<(a > b ? a : b)<<endl;

从而消除了把 max写成函数的额外执行开销

是不是觉得这和有些像?那为什么不直接用宏?还要整个内联函数

内联函数和宏

首先,宏能够表达的意思有限,通常是一行的表达式。其次,用宏的安全性不高,容易出错。

假设定义宏如下:

#define MAX(a,b)  a>b?:a:b

那么语句

res = MAX(i,j)+2;

会被预处理器扩展为

res = i > j? i:j+2;

由于+的优先级高于?,因此最终比较结果与我们期望不符。
那如果把宏修改为

#define MAX(a,b) (i &gt; j? i:j)

仍然存在问题,例如

res = MAX(i++,j)
res = (i++ < j? i++:j);  // i被+了两次

同时,宏无法调试,但内联函数可以。在程序的调试版本,内联函数并没有真正内联,就像普通函数一样实现调试,在程序的发行版本,编译器才会实现真正内联。

无论是《Effective C++》中的 “Prefer consts,enums,and inlines to #defines” 条款,还是《高质量程序设计指南——C++/C语言》中的“用函数内联取代宏”,宏在C++中基本是被废了。

内联函数的特性

1、inline是一种以空间换时间的做法,省了去调用函数的额外开销。由于内联函数会在调用的位置展开,所以代码很长或者有递归的函数不适宜作为内联函数。频繁调用的小函数建议定义成内联函数。

2、inline对于编译器而言只是一个建议,编译器会自动优化,如果定义为inline的函数体内有递归等,编译器优化时会忽略掉内联。

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。

4、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。

5 .相比于宏,有类型检查,安全性更高,具有一般函数特性,可调试。

总结

本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注www.580doc.com的更多内容!


上一篇:C++函数重载介绍与原理详解下一篇:带你从编码角度分析C++重载原理
程序园_程序员的世界 Copyright © 2020- www.580doc.com. Some Rights Reserved.