C++内联与常量优化-优快云博客

转自Effective C++ 笔记１：　用const和inline代替define及C++ 中的 inline 用法

Effective C++ 笔记１：　用const和inline代替define

define的使用一般有几种情况：

１. 用来定义常量，如
#define pi 3.1415926

２. 用来定义小函数，如
#define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

３. 用于

#ifndef _DEBUG
...
#endif

这样的组合

对于第一种情况，可以用const代替；
第二种情况可以用inline来代替；
第三种情况现在还没有其它方案

用const代替define来定义常量

因为define定义常量只是在编译之前用其值来代替符号（如上面的例子中是用3.1415926代替 pi ），所以如果在编译时出了错误，错误可能比较难发现。因为编译器只看到3.1415926这个数，而看不到 pi 这个符号，所以提示信息里很可能只会告诉你3.1415926这个数出现的地方有错，这时你就得去找3.1415926这个数到底在哪里定义的。
而如果用const float pi=3.1415926来定义就要简单得多了，出错信息会告诉你是 pi 出了错，这就简单多了。

用inline代替define来定义函数

define定义函数的最大缺点就是它只是简单替换，所以函数的参数可能会改变函数的行为。
比如上面定义的max，如果有这么一段代码：

int a = 5, b = 0;
max(++a, b);        // a is incremented twice //(++a) > b return (++a)
max(++a, b+10);      // a is incremented once

可以看到对两次调用，++a执行的次数是不一样的。而如果用inline，写成如下形式：
inline int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; }

就不会有这个问题了。

C++ 中的 inline 用法

1、引入 inline 关键字的原因

在 c/c++ 中，为了解决一些**频繁调用的小函数大量消耗栈空间（栈内存）**的问题，特别的引入了 inline 修饰符，表示为内联函数。

栈空间就是指放置程序的局部数据（也就是函数内数据）的内存空间。

在系统下，栈空间是有限的，假如频繁大量的使用就会造成因栈空间不足而导致程序出错的问题，如，函数的死循环递归调用的最终结果就是导致栈内存空间枯竭。

2、inline使用限制

inline 的使用是有所限制的，inline 只适合函数体内代码简单的函数使用，不能包含复杂的结构控制语句例如 while、switch，并且不能内联函数本身不能是直接递归函数

3、inline仅是一个对编译器的建议

inline 函数仅仅是一个对编译器的建议，所以最后能否真正内联，看编译器的意思，它如果认为函数不复杂，能在调用点展开，就会真正内联，并不是说声明了内联就会内联，声明内联只是一个建议而已。

4、建议 inline 函数的定义放在头文件中

其次，因为内联函数要在调用点展开，所以编译器必须随处可见内联函数的定义，要不然就成了非内联函数的调用了。所以，这要求每个调用了内联函数的文件都出现了该内联函数的定义。

因此，将内联函数的定义放在头文件里实现是合适的，省却你为每个文件实现一次的麻烦。

声明跟定义要一致：如果在每个文件里都实现一次该内联函数的话，那么，最好保证每个定义都是一样的，否则，将会引起未定义的行为。如果不是每个文件里的定义都一样，那么，编译器展开的是哪一个，那要看具体的编译器而定。所以，最好将内联函数定义放在头文件中。

5、类中的成员函数与inline

定义在类中的成员函数都是内联的，如果在类定义时就在类内给出函数定义，那当然最好。如果在类中未给出成员函数定义，而又想内联该函数的话，那在类外要加上 inline，否则就认为不是内联的。

6、inline 是一种"用于实现的关键字"

关键字 inline 必须与函数定义体放在一起才能使函数成为内联，仅将 inline 放在函数声明前面不起任何作用。

7、慎用 inline

内联能提高函数的执行效率，为什么不把所有的函数都定义成内联函数？如果所有的函数都是内联函数，还用得着"内联"这个关键字吗？
内联是以代码膨胀（复制）为代价，仅仅省去了函数调用的开销，从而提高函数的执行效率。
如果执行函数体内代码的时间，相比于函数调用的开销较大，那么效率的收获会很少。另一方面，每一处内联函数的调用都要复制代码，将使程序的总代码量增大，消耗更多的内存空间。

以下情况不宜使用内联：
（1）如果函数体内的代码比较长，使用内联将导致内存消耗代价较高。
（2）如果函数体内出现循环，那么执行函数体内代码的时间要比函数调用的开销大。类的构造函数和析构函数容易让人误解成使用内联更有效。要当心构造函数和析构函数可能会隐藏一些行为，如"偷偷地"执行了基类或成员对象的构造函数和析构函数。所以不要随便地将构造函数和析构函数的定义体放在类声明中。一个好的编译器将会根据函数的定义体，自动地取消不值得的内联（这进一步说明了 inline 不应该出现在函数的声明中）。