【C++】内联函数

内联函数

用法

1.C++中被inline函数修饰的函数,称为内联函数;
2.inline应该与函数的定义体放在一起;

//inline与函数声明放在一起,不能成为内联函数
inline void fun(int x,int y);
void fun (int x,int y){……}
//inline与函数定义体放在一起,可以成为内联函数
void fun (int x,int y);
inline fun (int x,int y){……}

3.声明与定义应该在同一个编译模块下;
声明与定义若不在同一个文件中,在编译时,inline函数被展开,链接时就找不到这个函数了,会报链接错误,可以将内联函数的声明和定义都放在头文件中,才可以在调用时展开。

4.内联函数是一种空间换时间的做法,对于代码很长、含有循环/递归的函数,不适用内联函数;
5.inline只是对编译器的建议,对于使用inline声明,但函数内包含循环/递归的函数,编译器会自动优化忽略;
6. 编译器合成的默认构造函数、拷贝构造函数、析构函数以及赋值运算符一般都会被内联化;

优点
理解函数调用原理:

执行内存中的代码——执行到函数调用指令——存储当前指令的地址——将需要的函数参数复制到堆栈——跳转到调用函数的内存地址,并执行——将返回值放入寄存器——跳回之前的函数地址
1.内联函数在编译时展开,在内联函数的调用位置,用源代码进行替换,节省了函数调用的开销,加快运行速度;
2.相比于宏,宏在预处理阶段展开,没有类型检查,内联函数在编译阶段展开,具有参数检查,安全性更高;

缺点

1.误用会造成代码膨胀,一般内联函数应该在1~5行;
2.函数中有递归的函数,在内联时会造成无限递归;
3.内联函数中不能包含复杂的结构控制语句(递归、循环、switch);

宏的优缺点

优点:
1.增强代码的复用性。
2.提高性能。
缺点:
1.不方便调试宏。(因为预编译阶段进行了替换)
2.代码可读性差,可维护性差,容易误用。
3.没有类型安全的检查 。
C++有哪些技术可以代替宏

  1. 常量定义 换用const
  2. 函数定义 换用内联函数,代替C语言中表达式形式的宏定义来解决程序中函数调用的效率问题。
### C++ 内联函数的概念 内联函数是一种优化技术,旨在通过减少函数调用开销来提高程序性能。当编译器遇到标记为 `inline` 的函数时,它会尝试将该函数的定义直接嵌入到调用位置,而不是生成标准的函数调用指令[^1]。 这种机制可以显著降低小型简单函数的执行时间,因为消除了函数调用和返回操作所带来的额外成本。然而,过度使用内联可能会增加二进制文件大小并可能导致缓存未命中等问题[^2]。 ### C++ 内联函数的声明与定义 要创建一个内联函数,在其定义前加上关键字 `inline` 即可: ```cpp inline int add(int a, int b) { return a + b; } ``` 也可以在类内部定义成员函数使其自动成为内联函数: ```cpp class Example { public: int multiply(int a, int b) { // 自动内联 return a * b; } }; ``` 值得注意的是,尽管开发者指定了某个函数应被内联处理,但这仅是一个建议而非强制命令;最终决定权在于编译器本身。如果函数体过大或者复杂度较高,则即使标注了 `inline` 关键字也可能不会真正实现内联化[^3]。 ### 使用内联函数的最佳实践 为了合理有效地利用C++中的内联功能,请遵循以下指导原则: - **保持简洁明了**:只对那些非常短小且频繁使用的辅助方法应用此特性。 - **避免滥用全局作用域下的独立非成员型内联单元**:通常推荐把它们放置于头文件之中以便跨翻译单位共享相同版本的同时维持一致性。 - **考虑实际需求场景再做抉择**:对于某些特定情况下(比如涉及多态行为的对象),可能并不适合采用此类方式因存在潜在风险影响运行效率或其他方面表现不佳的情况发生。 以下是基于上述讨论的一个综合实例展示如何正确运用这些概念构建高效代码片段: ```cpp // Header file example.h #ifndef EXAMPLE_H #define EXAMPLE_H #include <memory> namespace utils { template<typename T> T max(T lhs, T rhs); } // namespace utils #endif // Implementation file example.cpp OR directly inside header if templated. #include "example.h" namespace utils { template<typename T> inline T max(T lhs, T rhs){ return (lhs >= rhs)? std::move(lhs): std::move(rhs); } } // namespace utils ``` 在此例子中展示了模板化的通用最大值计算逻辑,并将其设置成内联形式以期达到最佳效能平衡点。
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