C++深入分析内联函数的使用

一、常量与宏回顾

C++中的const常量可以替代宏常数定义，如︰

但是C++中是否有解决方替代宏代码片段呢？这里就要引入内联函数。

二、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

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

下面先看一段宏定义的代码：

#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;
}

下面为输出结果，c =FUNC(++a, b)，等价于 c =((++a) < (b) ? (++a) : (b))，先执行(++a) < (b)，得到 a =,2，b = 3，由于 ++a 比 b 小，所以输出 ++a，这个时候 a = 3，所以 c 也等于 3。

如果使用内联函数，

#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;
}

输出结果如下：

下面在 VS2012 中看一下反汇编的代码，看一看内联有没有成功。可以看到 func 函数被调用，而不是直接扩展到被调用的地方，内联没有成功。inline 这个关键字仅仅是请求将函数内联，但是不一定会成功。

为了让编译器允许对内联的请求，可以对编译器进行一些配置，如下图

配置好以后，在 int c = func(++a, b); 前面打个断点，开始跑代码，但是我跑的时候报错了。

这个时候，进行下面配置，那个错误就解决了。

这个时候在进行反汇编，如下图所示，可以看到调用函数的汇编代码没有了，表示内联成功了。

• 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编译器拒绝
• 函数被内联编译后，函数体直接扩展到调用的地方

宏代码片段由预处理器处理，进行简单的文本替换，没有任何编译过程，因此可能出现副作用。

现代C++编译器能够进行编译优化，一些函数即使没有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

三、内联函数使用注意事项

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
• 不能对函数进行取址操作

四、小结

• C++中可以通过 inline 声明内联函数
• 编译器直接将内联函数体扩展到函数调用的地方
• inline 只是一种请求，编译器不一定允许这种请求
• 内联函数省去了函数调用时压栈，跳转和返回的开销