内联函数的声明和定义

一、什么叫inline函数？
inline（小心，不是online），翻译成“内联”或“内嵌”。意指：当编译器发现某段代码在调用一个内联函数时，它不是去调用该函数，而是将该函数的代码，整段插入到当前位置。这样做的好处是省去了调用的过程，加快程序运行速度。（函数的调用过程，由于有前面所说的参数入栈等操作，所以总要多占用一些时间）。这样做的不好处：由于每当代码调用到内联函数，就需要在调用处直接插入一段该函数的代码，所以程序的体积将增大。拿生活现象比喻，就像电视坏了，通过电话找修理工来，你会嫌慢，于是干脆在家里养了一个修理工。这样当然是快了，不过，修理工住在你家可就要占地儿了。内联函数并不是必须的，它只是为了提高速度而进行的一种修饰。要修饰一个函数为内联型，使用如下格式：
inline 函数的声明或定义
简单一句话，在函数声明或定义前加一个 inline 修饰符。
inline int max(int a, int b)
{
return (a>b)? a : b;
}

内联函数的本质是，节省时间但是消耗空间。

二、inline函数的规则

（1）、一个函数可以自已调用自已，称为递归调用（后面讲到），含有递归调用的函数不能设置为inline；

（2）、使用了复杂流程控制语句：循环语句和switch语句，无法设置为inline；

（3）、由于inline增加体积的特性，所以建议inline函数内的代码应很短小。最好不超过５行。

（4）、inline仅做为一种“请求”，特定的情况下，编译器将不理会inline关键字，而强制让函数成为普通函数。出现这种情况，编译器会给出警告消息。

（5）、在你调用一个内联函数之前，这个函数一定要在之前有声明或已定义为inline,如果在前面声明为普通函数，而在调用代码后面才定义为一个inline函数，程序可以通过编译，但该函数没有实现inline。比如下面代码片段：
//函数一开始没有被声明为inline:
void foo();
//然后就有代码调用它：
foo();
//在调用后才有定义函数为inline:
inline void foo()
{
......
}
代码是的foo()函数最终没有实现inline;

（6）、为了调试方便，在程序处于调试阶段时，所有内联函数都不被实现。

三、使用内联函数时应注意以下几个问题：

（1） 在一个文件中定义的内联函数不能在另一个文件中使用。它们通常放在头文件中共享。
（2） 内联函数应该简洁，只有几个语句，如果语句较多，不适合于定义为内联函数。
（3） 内联函数体中，不能有循环语句、if语句或switch语句，否则，函数定义时即使有inline关键字，编译器也会把该函数作为非内联函数处理。
（4） 内联函数要在函数被调用之前声明。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。

定义在类声明之中的成员函数将自动地成为内联函数

例如

class A

{

public:void Foo(int x, int y) { } // 自动地成为内联函数

}

将成员函数的定义体放在类声明之中虽然能带来书写上的方便，但不是一种良好的编程风格，上例应该改成：

// 头文件

class A

{

public:

void Foo(int x, int y);

}

// 定义文件

inline void A::Foo(int x, int y){}

慎用内联

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）。

注意点:

内联函数既能够去除函数调用所带来的效率负担又能够保留一般函数的优点。然而，内联函数并不是万能药，在一些情况下，它甚至能够降低程序的性能。因此在使用的时候应该慎重。
1．我们先来看看内联函数给我们带来的好处：从一个用户的角度来看，内联函数看起来和普通函数一样， 它可以有参数和返回值，也可以有自己的作用域，然而它却不会引入一般函数调用所带来的负担。另外， 它可以比宏更安全更容易调试。
当然有一点应该意识到，inline specifier仅仅是对编译器的建议，编译器有权利忽略这个建议。那么编译器是如何决定函数内联与否呢？一般情况下关键性因素包括函数体的大小，是否有局部对象被声明，函数的复杂性等等。
2．那么如果一个函数被声明为inline但是却没有被内联将会发生什么呢？理论上，当编译器拒绝内联一个 函数的时候，那个函数会像普通函数一样被对待，但是还会出现一些其他的问题。例如下面这段代码：

// filename Time.h 
#include<ctime> 
#include<iostream> 
using namespace std; 
class Time 
{ 
public: 
inline void Show() 

{ 
for (int i = 0; i<10; i++)
cout<<time(0)<<endl;
} 
}; 

因为成员函数Time::Show()包括一个局部变量和一个for循环，所以编译器一般拒绝inline，并且把它当作一个普通的成员函数。但是这个包含类声明的头文件会被单独的#include进各个独立的编译单元中：

// filename f1.cpp 
#include "Time.h" 
void f1() 
{ 
Time t1; 
t1.Show(); 
} 
// filename f2.cpp 
#include "Time.h" 
void f2() 
{ 
Time t2; 
t2.Show(); 
} 

结果编译器为这个程序生成了两个相同成员函数的拷贝：

void f1(); 
void f2(); 
int main() 
{ 
f1(); 
f2(); 
return 0; 
} 

当程序被链接的时候，linker将会面对两个相同的Time::Show()拷贝，于是函数重定义的连接错误发生。但是老一些的C++实现对付这种情况的办法是通过把一个un-inlined函数当作static来处理。因此每一份函数拷贝仅仅在自己的编译单元中可见，这样链接错误就解决了，但是在程序中却会留下多份函数拷贝。在这种情况下，程序的性能不但没有提升，反而增加了编译和链接时间以及最终可执行体的大小。但是幸运的是，新的C++标准中关于un-inlined函数的说法已经改变。一个符合标准C++实现应该只生成一份函数拷贝。然而，要想所有的编译器都支持这一点可能还需要很长时间。

另外关于内联函数还有两个更令人头疼的问题。第一个问题是该如何进行维护。一个函数开始的时候可能以内联的形式出现，但是随着系统的扩展，函数体可能要求添加额外的功能，结果内联函数就变得不太可能，因此需要把inline specifier去除以及把函数体放到一个单独的源文件中。另一个问题是当内联函数被应用在代码库的时候产生。当内联函数改变的时候，用户必须重新编译他们的代码以反映这种改变。然而对于一个非内联函数，用户仅仅需要重新链接就可以了。

这里想要说的是，内联函数并不是一个增强性能的灵丹妙药。只有当函数非常短小的时候它才能得到我们想要的效果，但是如果函数并不是很短而且在很多地方都被调用的话，那么将会使得可执行体的体积增大。最令人烦恼的还是当编译器拒绝内联的时候。在老的实现中，结果很不尽人意，虽然在新的实现中有很大的改善，但是仍然还是不那么完善的。一些编译器能够足够的聪明来指出哪些函数可以内联哪些不能，但是，大多数编译器就不那么聪明了，因此这就需要我们的经验来判断。如果内联函数不能增强行能，就避免使用它！