C++inline函数的特性你了解吗

一.inline的作用(内联函数)

我们使用关键字inline和函数定义一起就可以创建一个内联函数,它的作用就是减少函数调用的开销,假如我们的程序中有一个函数会频繁的被调用,这样使程序的运行速度十分缓慢,那么我们使用内联函数,就可以解决这种问题,提高程序的运行效率.

内联函数的定义:

inline void add(int a, int b){
    return a+b;
}

上面这个就是一个内联函数,假如我们的程序中频繁使用add操作时,将其声明为内联函数就可以减少调用开销提高效率.

注意: 

1.inline关键字是一种"用于实现的关键字",而不是"用于声明的关键字", 换句话说inline只有放在函数的定义前,才有可能使该函数成为内联函数,放在函数声明前无效.

2.另外一点是:在c++的类中定义的成员函数默认就是内联函数,但前提是在类中定义,因为我们正常的定义类的方式是在头文件中声明类的成员变量和成员函数,在原文件中对类的成员函数进行定义,此时成员函数的定义发生在类外,所以自然就不再是内联函数了,如果还要让其成为内联函数,就需要我们手动添加inline.

3.至于第一点中我为什么要说可能使该函数成为内联函数,是因为inline是一种推荐型关键字,他并不保证该函数一定会成为内联函数,而是编译器在编译的时候获取有inline建议的函数对其规模,内容,方法等要素进行判断,如果满足编译器要求该函数会成为内联函数,反之不会成为内联函数,因此成不成内联函数完全由编译器说了算.

二.inline的实现(注意debug模式下内联函数不会展开)

既然内联函数可以减小函数的调用开销,那么他是怎么实现的呢?非常简单,我们在所有调用内联函数的地方将其代码展开,这样虽然会使代码的的量增加,但是减少了调用的开销,是一种典型的空间换时间的做法.

我们将编译器调到Release模式下使用内联函数,在汇编指令下就能看见其实现的方式.

源码:

#include<iostream>
using namespace std;
inline int add(int a, int b) {
	return 0;
}
int main() {
	int b=add(1, 2);
	cout << b << endl;
	return 0;
}

(debug模式)反汇编:

在debug模式下我们可以清楚的看到,在程序运行到add函数时,进行了2和1两个参数的压栈,以及add函数的调用.

(Release模式)反汇编:

此时我们可以看到,像之前的那种参数压栈,函数调用没有了,那就是内联函数,实现成功了,在这里不会再继续调用add函数了,而是将add函数直接展开,将其代码放在这里直接进行a+b的运算,避免函数的调用,增加其运行效率.

三.使用inline的注意事项

在上面我说到了,使用内联函数是一种消耗空间获得时间的方法,因此我们得把握好其中的度,当程序的规模过大时,其代码的运行的开销已经远远超过我们函数调用的开销时,此时收益非常小,再使用内联函数就没有必要了,并且函数内存在递归或者循环时也不能使用内联函数,编译器也不会将其变为内联函数.

源码:

#include<iostream>
using namespace std;
inline int mul(int a) {//求a的阶乘
	if (a <= 0) {
		return 1;
	}
	return a * mul(a - 1);
}
int main() {
	int b=mul(10);
	cout << b << endl;
	return 0;
}

(Release模式)反汇编:

此时在Release模式的反汇编指令中我们看到mul函数并没有被展开,而是进行了函数调用,说明编译器并没有将其变为内联函数.

四.inline和预处理的区别

我们知道预处理阶段会发生宏替换这一行为,宏替换也就是将代码中用到宏的地方用宏定义的代码或数据与宏进行替换,inline也是将函数中的代码复制到调用内联函数的地方,那么他们有什么区别呢?宏替换只是单纯的替换并不安全,而内联函数在使用的时候,编译器会对内联函数调用的正确性进行判断如果不正确则该操作就不会发生,因此其更加安全,所以在c++中所有的宏代码,都应该使用内联函数进行取代. 

总结