前言

函数调用要开辟栈帧，如果是一些稍微复杂的递归问题或者排序问题（含有交换比较多，例如快排）就会导致开辟的函数栈帧的数量太多了，那么有没有什么办法可以优化一下这个函数栈帧呢？

一、宏

对于前言中的问题，C语言给出的办法是——宏。

宏定义的函数，在预处理阶段就会将函数与程序中对应的语句进行替换，进而优化了多次调用函数所开辟的函数栈帧。既然C语言中有优化这个问题的方法，那么我们的C++为什么还要创造一种新方法呢？

我们先来回顾一下宏的优缺点：

1.宏的优缺点

（1）优点

①增强代码的复用性。

②提高性能。

（2）缺点

①不方便调试宏。（因为宏是在预编译阶段进行替换，无法调试）

②没有类型安全的检查。

③宏会导致代码可读性差，可维护性差，容易误用（易出错）。

2.C++中替代宏的方法

由于宏有这三个缺点，C++中给出了替代宏的方法：

（1）常量定义换用const enum

（2）短小函数定义换用内联函数

其中的const enum是C语言中就有的，内联函数却是C++新给出的概念。那么，接下来我们就来了解一下内联函数是什么，以及它为什么可以替换宏。

二、内联函数

使用inline关键字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，因此没有函数调用建立栈帧的开销，进而提升程序运行的效率。

1.内联函数与宏函数的联系和区别

（1）联系

内联函数的作用和宏是一样的，都是将函数直接替换进程序，进而避免了函数栈帧。

（2）区别

因为内联函数的替换过程是在程序运行起来以后，所以可以进行调试，方便观察；

因为内联函数是直接在程序中展开，和其他函数是一样的，所以内联函数的参数类型是受限制的。

由此可见内联函数是优化了宏的缺点，同时具有宏的功能。

2.内联函数的特性

（1）内联函数是一种以空间换时间的做法

用函数体替换函数调用

（2） inline（内联函数）对编译器而言只是个建议，但是编译器不一定会采纳这个建议。

inline是建议编译器将 inline修饰的函数展开，但根据不同情况编译器具体决定是进行展开还是函数调用。

①如果内联函数是一个短函数（代码量较短），则编译器会将它展开，正常使用；

②如果内联函数是一个长函数（代码量较长），则编译器不会将它展开，而是用函数调用的方式使用这个函数。（如果内联函数是一个递归函数，也可能不会被展开）

为什么长函数不展开？

答：为了避免代码膨胀（代码膨胀是指代码有着不必要的长度、缓慢或者其他浪费资源的情况），会影响可执行程序的大小，进而影响安装包的大小（例子：更新软件需要安装包，如果出现代码膨胀，安装包的大小就会变大）

如何观察编译器是否对内联函数进行进行展开？

答：

1.在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add

2.在debug模式下，需要对编译器进行设置，否则不会展开。设置以后进行调试，转到汇编代码，就可以观察该内联函数在程序运行过程中是否被展开。

debug模式下，编译器默认不会对代码进行优化（方便调试），以下给出vs2013环境下的设置方式。

举个例子：

普通函数

int ADD(int x, int y)//普通函数
{
  return x + y;
}
int main()
{
  int ret = 0;
  ret = ADD(10, 20);
  return 0;
}

汇编代码：

内联函数

inline int ADD(int x, int y)//内联函数
{
  return x + y;
}
int main()
{
  int ret = 0;
  ret = ADD(10, 20);
  return 0;
}

汇编代码：

内联函数是否可以是递归函数？

一般来说，内联函数的机制用于优化规模小、流程直接、频繁调用的函数，很多编译器不支持内联递归函数，而且一个代码量太大的函数也不大可能在调用点内联地展开。

（3）内联函数不建议声明和定义分离

内联函数的声明和定义分离会导致链接错误，所以使用内联函数就直接在该源文件中定义即可。

为什么内联函数不能声明和定义分离？

答：内联函数在编译期间是不会生成地址的（编译器认为内联函数不需要函数地址，因为内联函数的使用方法，就是直接在程序内部展开，而不会进行函数调用。inline的修饰会让编译器觉得这个函数他就是个内联函数，所以无论它的代码长与短，在编译期间，编译器都不会给他生成函数地址。），因此，在编译期间源文件所生成的符号表中找不到内联函数，链接时就无法在符号表中找到对应的函数，就会导致链接错误。

例子：

当内联函数的声明和定义分离时

// test.h文件
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
// test.cpp文件
#include "test.h"
void f(int i)
{
cout << i << endl;
}
// main.cpp文件
#include "test.h"
int main()
{
f(10);
return 0;
}

3.内联函数的优势和缺陷

（1）优势

减少了调用开销，提高了效率。

（2）缺陷

可能使目标文件变大（因为是将函数直接进行展开，所以会增加代码量）

总结

以上就是今天要讲的内容，本文介绍了宏和内联函数的相关概念，主要介绍了内联函数的特性。本文作者目前也是正在学习C++相关的知识，如果文章中的内容有错误或者不严谨的部分，欢迎大家在评论区指出，也欢迎大家在评论区提问、交流。

最后，如果本篇文章对你有所启发的话，希望可以多多支持作者，谢谢大家！