C++内联函数

本文详细介绍了内联函数的概念、用途及其实现原理,并对比了内联函数与宏的区别,探讨了何时以及如何使用内联函数,同时列举了其优缺点。

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(1)什么是内联函数?

内联函数是指那些定义在类体内的成员函数,即该函数的函数体放在类体内。

(2)为什么要引入内联函数?

当然,引入内联函数的主要目的是:解决程序中函数调用的效率问题。另外,前面我们讲到了宏,里面有这么一个例子:
#define ABS(x) ((x)>0? (x):-(x))
当++i出现时,宏就会歪曲我们的意思,换句话说就是:宏的定义很容易产生二意性。

我们可以看到宏有一些难以避免的问题,怎么解决呢?前面我们已经尽力替换了。

下面我们用内联函数来解决这些问题。

(3)为什么inline能取代宏?

1、 inline 定义的类的内联函数,函数的代码被放入符号表中,在使用时直接进行替换,(像宏一样展开),没有了调用的开销,效率也很高。 
2、 很明显,类的内联函数也是一个真正的函数,编译器在调用一个内联函数时,会首先检查它的参数的类型,保证调用正确。然后进行一系列的相关检查,就像对待任何一个真正的函数一样。这样就消除了它的隐患和局限性。
3、 inline 可以作为某个类的成员函数,当然就可以在其中使用所在类的保护成员及私有成员。

(4)内联函数和宏的区别?

内联函数和宏的区别在于,宏是由预处理器对宏进行替代,而内联函数是通过编译器控制来实现的。而且内联函数是真正的函数,只是在需要用到的时候,内联函数像宏一样的展开,所以取消了函数的参数压栈,减少了调用的开销。你可以象调用函数一样来调用内联函数,而不必担心会产生于处理宏的一些问题。内联函数与带参数的宏定义进行下比较,它们的代码效率是一样,但是内联欢函数要优于宏定义,因为内联函数遵循的类型和作用域规则,它与一般函数更相近,在一些编译器中,一旦关上内联扩展,将与一般函数一样进行调用,比较方便。

(5)什么时候用内联函数?

内联函数在C++类中,应用最广的,应该是用来定义存取函数。我们定义的类中一般会把数据成员定义成私有的或者保护的,这样,外界就不能直接读写我们类成员的数据了。对于私有或者保护成员的读写就必须使用成员接口函数来进行。如果我们把这些读写成
员函数定义成内联函数的话,将会获得比较好的效率。
Class A
{
Private:
int nTest;
 Public:
int readtest() { return nTest;}
void settest(int I) { nTest=I; }
}

(6)如何使用内联函数?

我们可以用inline来定义内联函数。
inline int A (int x) { return 2*x; }
不过,任何在类的说明部分定义的函数都会被自动的认为是内联函数。

(7)内联函数的优缺点?

我们可以把它作为一般的函数一样调用,但是由于内联函数在需要的时候,会像宏一样展开,所以执行速度确比一般函数的执行速度要快。当然,内联函数也有一定的局限性。就是函数中的执行代码不能太多了,如果,内联函数的函数体过大,一般的编译器会放弃内联方式,而采用普通的方式调用函数。(换句话说就是,你使用内联函数,只不过是向编译器提出一个申请,编译器可以拒绝你的申请)这样,内联函数就和普通函数执行效率一样了。

(8)如何禁止函数内联?

如果使用VC++,可以使用/Ob命令行参数。当然,也可以在程序中使用 #pragma auto_inline达到相同的目的。

(9)注意事项:

1.在内联函数内不允许用循环语句和开关语句。
2.内联函数的定义必须出现在内联函数第一次被调用之前。


### 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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