【C++】C++入门 内联函数详解

一、为什么要学习内联函数

我们在回答这个问题之前先自己独立写一个简单的宏函数吧，写一个让两个数相加的宏Add()

写完之后我们来对一下答案

正确的写法是：

#define Add(x,y) ((x)+(y))

别小看这么简单的一个问题，有许多人都写不出一个真正可用的宏，就算写出来了也不能详细的回答出：“为什么要加第一个第二个括号？”

1. 第一个括号是为了防止因为操作符优先级造成bug
   例如：

Add(1,2)*3;

在下面这种代码下就会产生bug

#define Add(x,y) x + y

在下面这种两种代码下就不会产生bug

#define Add(x,y) (x + y)

#define Add(x,y) ((x)+(y))

2. 第二个括号是为了防止因为参数是表达式造成bug
   例如：

Add(a|b,a&b);// a|b+a&b  //加号的优先级比位运算符高

在下面这种代码下就会产生bug

#define Add(x,y) (x + y)

在下面这种代码下就不会产生bug

#define Add(x,y) ((x)+(y))

所以宏其实是很难写好的，而且也不利于调试，但是宏的优点又是运行时很快，不用建立栈帧节省空间与时间，我们想要继承宏的优点，同时改进宏的缺点那么我们应该怎么办呢？没错，C++里面的内联函数就是用来解决这样的问题而出现的。

二、内联函数的使用

内联函数的使用非常简单，在函数的声明或定义、函数的返回类型前加上关键字inline，就可以把函数指定为内联函数从而提升程序运行的效率。

例如：

#include<iostream>
using namespace std;
inline int Add(int x, int y)
{
  int z = x + y;
  return z;
}
int main()
{
  int ret = Add(1,2);
  cout << ret << endl;
  return 0;
}

我们来看一下汇编代码，我们发现在我们调用Add函数时并没有出现call指令（call指令是函数调用指令），这说明我们使用Add函数时并没有建立栈帧，说明inline确实可以向宏一样，不建立栈帧从而提升函数运行的效率。

注意：因为debug模式下，编译器默认不会对代码进行优化，内联函数不会起作用，你可能想看到debug模式下内联函数起作用后的的汇编代码，以下给出vs2022的设置方式)

点击项目右键

点击属性

设置为程序数据库（/Zi）

点击优化选择只适应于_inline(/Ob1)

三、内联函数的特性

1. inline是一种以空间换时间的做法，如果编译器将函数当成内联函数处理，在编译阶段，会用函数体替换函数调用。
   缺陷：可能会使目标文件变大，优势：少了调用开销，提高程序运行效率。
2. inline对于编译器而言只是一个建议，不同编译器关于inline实现机制可能不同，一般建议：将函数规模较小(即函数不是很长，具体没有准确的说法，取决于编译器内部实现)、不是递归、且频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性。下图为《C++prime》第五版关于inline的建议：

一般来说，内联机制用于优化规模较小、流程直接、频繁调用的函数。很多编译器都不支持内联递归函数，而且一个太多行的函数也不大可能在调用点内联地展开.

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。

// test.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
// test.cpp
#include "test.h"
void f(int i)
{
  cout << i << endl;
}
// main.cpp
#include "test.h"
int main()
{
  f(10);
  return 0;
}
//报错误 C3861 “f”: 找不到标识符

内联函数是在编译阶段展开的，不像函数那样会形成符号表，在链接阶段进行链接。

正确写法

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