C++知识点之inline函数、回调函数和普通函数

一、inline内联函数#

特征

• 相当于把内联函数里面的内容写在调用内联函数处；
• 相当于不用执行进入函数的步骤，直接执行函数体；
• 相当于宏，却比宏多了类型检查，真正具有函数特性；
• 编译器一般不内联包含循环、递归、switch 等复杂操作的内联函数；
• 在类声明中定义的函数，除了虚函数的其他函数都会自动隐式地当成内联函数；
• 内联关键字是在编译时建议编译器内联，是不是内联函数取决于编译器，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（是否内联：1、可以通过多次调用函数，查看执行文件大小，如果变大了，就证明是内联函数；2、通过反汇编查看数据）。

1.1 使用#

• 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”，也就是说，如果只在生命中使用inline是没有用的，若要成为inline函数必须在定义函数的时候添加该关键字。在声明中加不加inline关键字都没关系，但是为了阅读方便，还是建议声明和定义都加上；
• C++在类中定义函数的时候，当函数不包含循环、递归、switch 等复杂操作时，编译器会进行隐式内联。
• C++在类外定义函数，因为与非inline函数不同：inline函数对编译器而言必须是可见的，以便它能够在调用点展开该函数，inline函数必须在调用该函数的每个文本文件中定义。所以内联函数的声明和定义建议都放在同一个头文件，这样另一个.cpp文件#include该头文件的时候，就把该内联函数的定义也包含进来了，这就可以正常使用内联函数了。
  

声明

// 声明1（加 inline，建议使用）
inline int functionName(int first, int second,...);

定义

// 定义
inline int functionName(int first, int second,...) {/****/};

类内定义

// 类内定义，隐式内联
class A {
int doA() { return 0; } // 隐式内联
}

类外定义

// 类外定义，需要显式内联
class A {
int doA();
}
inline int A::doA() { return 0; } // 需要显式内联

1.2 编译器对 inline 函数处理步骤#

• 将 inline 函数体复制到 inline 函数调用点处；
• 为所用 inline 函数中的局部变量分配内存空间；
• 将 inline 函数的的输入参数和返回值映射到调用方法的局部变量空间中；
• 如果 inline 函数有多个返回点，将其转变为 inline 函数代码块末尾的分支（使用 GOTO）。
  

1.3 优缺点#

1.3.1 优点#

• 内联函数同宏函数一样将在被调用处进行代码展开，省去了参数压栈、栈帧开辟与回收，结果返回等，从而提高程序运行速度。
• 内联函数相比宏函数来说，在代码展开时，会做安全检查或自动类型转换（同普通函数），而宏定义则不会。
• 在类中声明同时定义的成员函数，自动转化为内联函数，因此内联函数可以访问类的成员变量，宏定义则不能。
• 内联函数在运行时可调试，而宏定义不可以。
  

1.3.2 慎用内联#

• 内联是以代码膨胀为代价，仅仅是省去了函数调用的开销，从而提高了函数的执行效率。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小。另一个方面，每一处内联函数调用都要复制代码，将使程序总代码量增大，消耗更多的内存空间。
• 类的构造函数和析构函数容易让人误解成使用内联函数更有效。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的定义中。

1.3.3 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比较高；
• 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；
  

1.4 虚函数（virtual）可以是内联函数（inline）吗？#

• 虚函数可以是内联函数，内联是可以修饰虚函数的，但是当虚函数表现多态性的时候不能内联。
• 内联是在编译器建议编译器内联，而虚函数的多态性在运行期，编译器无法知道运行期调用哪个代码，因此虚函数表现为多态性时（运行期）不可以内联。
• inline virtual 唯一可以内联的时候是：编译器知道所调用的对象是哪个类（如 Base::who()），这只有在编译器具有实际对象而不是对象的指针或引用时才会发生。
  

如下例程：

#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
    public:
    inline virtual void who()
    {
        cout << "I am Base\n";
    }
    virtual ~Base() {}
};
    
class Derived : public Base
{
    public:
    inline void who() // 不写inline时隐式内联
    {
        cout << "I am Derived\n";
    }
};

int main()
{
// 此处的虚函数 who()，是通过类（Base）的具体对象（b）来调用的，编译期间就能确定了，所以它可以是内联的，但最终是否内联取决于编译器。
Base b;
b.who();

// 此处的虚函数是通过指针调用的，呈现多态性，需要在运行时期间才能确定，所以不能为内联。
Base *ptr = new Derived();
ptr->who();

// 因为Base有虚析构函数（virtual ~Base() {}），所以 delete 时，会先调用派生类（Derived）析构函数，再调用基类（Base）析构函数，防止内存泄漏。
delete ptr;
ptr = nullptr;

system("pause");
return 0;
}

二、回调函数和普通函数#

更详细的回调函数理解可以查看本地的这个文章【【知识点】10张图让你彻底理解回调函数】

2.1 什么是回调函数？#

把a函数指针像参数传递那样传给b函数，而这个a函数会在某个时刻被b函数调用执行，这就叫做回调，a函数称为回调函数。如果回调函数立即被执行就称为同步回调，如果在之后晚点的某个时间再执行，则称之为异步回调。

2.2 为什么要使用回调函数？#

先抛出答案：回调函数的好处和作用，那就是解耦，对，就是这么简单的答案，就是因为这个特点，普通函数代替不了回调函数。

如下代码：

int Callback_1()
{
    printf("Hello");
    printf("This is Callback_1 "); 
    return 0;
}

int Callback_2() 
{
    printf("Hello");
    printf("This is Callback_2 ");    
    return 0;
}

发现以上代码是可以解耦的，因为两个函数都执行了printf("Hello")，这个时候我们可以通过回调的方式进行解耦，如下：

#include<stdio.h>

int Callback_1()    // Callback Function 1
{
    printf("This is Callback_1 "); 
    return 0;
}

int Callback_2()    // Callback Function 2
{    
    printf("This is Callback_2 ");    
    return 0;
}

int Handle(int (*Callback)())
{    
    printf("Entering Handle Function. ");    
    Callback();    
    printf("Leaving Handle Function. ");
}

int main()
{    
    printf("Entering Main Function. ");    
    Handle(Callback_1);    
    Handle(Callback_2);  
    printf("Leaving Main Function. ");    
    return 0;
}

像这样我们就减少了重复代码啦，也就是解耦。这是使用普通函数调用无法做到的。

回调函数和普通函数有什么区别？

1、对普通函数的调用：调用程序发出对普通函数的调用后，程序执行立即转向被调用函数执行，直到被调用函数执行完毕后，再返回调用程序继续执行。从发出调用的程序的角度看，这个过程为“调用-->等待被调用函数执行完毕-->继续执行”。

2、对回调函数调用：调用程序发出对回调函数的调用后，不等函数执行完毕，立即返回并继续执行。这样，调用程序执和被调用函数同时在执行。当被调函数执行完毕后，被调函数会反过来调用某个事先指定函数，以通知调用程序：函数调用结束。这个过程称为回调（Callback），这正是回调函数名称的由来。

总结