C++内联函数

函数的好处

1. 降低代码冗余，提高代码可读性
2. 使用函数可以确保行为的统一,每次相关操作都能按照同样的方式进行
3. 只需修改函数就可以改变所有调用该函数的操作，而不需要先找到所有等价表达式出现的地方，再逐一修改。
4. 函数可以被其他应用重复利用，省去了程序员重新编写的代价

为什么需要内联函数

虽然函数有很多优点，但是也有一个潜在的缺点，对于逻辑简单且代码量少的函数，其函数的调用比求等价表达式的值要慢一些。

在大多数机器上，一次函数调用包含一系列工作：

• 调用前要先保存寄存器，并在返回时恢复；
• 可能需要拷贝实参
• 程序转向一个新的位置继续执行

而内联函数的优点就是可以避免函数调用的开销，如果一个函数是内联的，那么在编译时，编译器会把该函数的代码副本放置在每个调用该函数的地方。

int add(int a, int b) {
	return a + b;
}

int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	int sum = add(a, b);
	return 0;
}

通过对代码进行调试和反汇编，我们发现主函数通过call来对函数进行调用

inline int add(int a, int b) {
	return a + b;
}
//主函数同上

我们将add函数改成内联函数，我们发现内联函数的调用表达式用内联函数的函数体进行了替换，这其实就是空间换时间的写法

不仅如此我们还发现如果我们在内联函数内部设置断点，发现在调试时并不会进入该函数中。

inline内联说明只是向编译器发出的一个请求，由于编译器有自己的优化策略，可能导致我们的inline不起作用，所以这里为了调试，对于visual studio编译器，按照上图方式改变内联函数的扩展方式

内联函数的定义

• 在函数名前加上关键字inline
• 对于类中定义的函数，即使没有inline光健字，其也是内联函数

对内联函数进行任何修改，都需要重新编译程序，因为编译器需要重新更换一次所有的代码，否则将会继续使用旧的函数。

内联函数的使用

注意事项：

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，switch语句，那么执行函数体内代码的时间要比函数调用的开销大

3. 对于虚函数或者递归函数，inline常常不起作用；

   原因很简单，内联函数是在编译阶段进行展开，对于虚函数，C++的多态性就是通过虚函数实现的，子类可以重写父类的虚函数，而具体是使用基类的还是某个子类的虚函数，需要程序运行时才能确定；对于递归函数也一样，递归的层数往往需要程序运行时才能确定

什么情况下使用内联函数

• 当函数体代码量比较下，通常在10行以内
• 函数体内没有循环、swith语句
• 不是虚函数和递归函数

内联函数，宏定义和普通函数的区别

1. 宏定义不是函数，但是使用起来像函数；内联函数本质上是一个函数，内联函数一般用于函数体代码比较简单的函数，不能包含复杂的控制语句，while、switch，并且内联函数本身不能直接调用自身。如果内联函数函数体过于复杂，编译器将自动把内联函数当成普通函数来执行
2. 宏定义在预编译阶段，把所有宏名用宏体进行替换，即字符串替换,而内联函数是在编译阶段进行代码插入,编译器会在调用内联函数的地方直接把内联函数的内容展开，这样可以省去函数调用的压栈出栈的开销，提高效率。
3. 宏定义是没有类型安全检查和自动类型转换的，无论对还是错都是直接替换；内联函数会进行类型安全检查和自动类型转换，如果正确，函数体会直接替换函数调用语句。

普通函数在被调用的时候，系统首先要到函数的入口地址去执行函数体，执行完成之后再回到函数调用的地方继续执行，函数始终只有一个复制。 内联函数不需要寻址， 当调用到内联函数时，将内联函数在调用点。

参考

《C++ Primer 第五版》
C++内联函数的使用