C++内联函数

函数

函数是一个可以重复使用的代码块，CPU在执行主函数代码时如果遇到了被调函数，主函数就会被暂停，CPU转而去执行被调函数中的代码，当被调函数执行完毕后再返回到主函数，主函数根据刚才的状态继续往下执行，直到结束。

内联函数

通过“内存膨胀”的方式，以空间（计算机内存的代码区）换取时间，提高程序的运行速度。即内联函数不需要进行入栈和出栈，从而达到解决时间的目的。
内联函数的语法：

//inline语法
/*

inline 返回值类型 函数名（参数表）{
	函数体；
}

*/

1、为什么要引入内联函数

函数调用是有时间和空间开销的。程序在执行一个函数之前需要做一些准备，要将实参、局部变量、返回地址以及若干寄存器都压入栈中，然后才能执行函数体中的代码；函数体中的代码执行完毕后还要清理现场，将之前压入栈中的数据都出栈，才能接着执行函数调用位置以后的代码。如果函数体代码比较多，则需要较长的执行时间，那么函数调用机制（入栈、出栈）占用的时间可以忽略；如果函数体代码较少时，那么大部分的时间都会花费在函数调用机制上，时间花销较大。为了消除函数调用的时间开销，C++提出在编译时将函数调用处用函数体替换，类似于c语言中的宏展开。
引入内联函数的主要目的是，用它代替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。
在c语言中可以使用如下的宏定义来解决函数调用的效率问题

#difine ExpressionName(x,y)  ((x) + (y)) * ((x) - (y))

这种宏定义的方式有一下优缺点：
优点：
这种宏定义在形式上及使用上像一个函数，但它使用预处理器实现，没有了参数压栈、代码生成等一系列操作，因此效率提高。
缺点：
①该宏定义在形式上类似于一个函数，但在使用它时，仅仅只是做了预处理器符号表中的简单替换，因此他不能进行参数的有效性检测，同时它返回值也不能被强制转换为可专函的合适类型，这样，他的使用就存在一系列的隐患和局限性。
②在c++中引入了类及类的访问控制，如果一个操作或者说一个表达式涉及类的保护成员或私有成员，就不可以使用这种宏定义来实现（因为无法将this指针放在合适位置）。
inline函数的目的就是取代这种表达式形式的宏定义。
上述宏定义可以改写成如下所示的内联函数：

#include<iostream>

using namespace std;

inline int func(int &x, int &y) {
	int tmp = 0;
	tmp = (x + y) * (x - y);
	return tmp;
}

int main() {
	int a, b, c;
	a = 1;
	b = 2;
	cout << "a=" << a << ",b=" << b << endl;
	c = func(a, b);
	cout << "c=" << c << endl;
	return 0;
}

程序运算输出结果如下所示：

2、为什么内联函数能取代表达式形式的宏定义

①inline定义的类的内联函数，函数的代码被放入符号表中，在使用的时候直接进行替换，没有子调用的开销，提高效率
②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，首先会检查他的参数类型，保证调用参数的有效性，然后进行一系列相关检查，就像对待任何一个真正的函数一样，消除了使用宏定义时的隐患和局限性
③inline可以作为某个类的成员函数，就可以使用所在类的保护乘员及私有成员

3、内联函数的缺点

不能将所有的函数都定义成内联函数，因为内联函数是以代码膨胀为代价的，仅仅省去了函数调用的时间开销来提高执行效率。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。因此，当有一下情况时，不宜使用inline：
①函数体内代码较长，使用内联将导致内存消耗较高
②函数体内存在循环，使用内联将导致执行函数体内代码的时间比函数长
③类的构造函数和析构函数中存在隐藏行为，不适合使用内联函数。不能随便地将构造函数和析构函数地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。inline不应该出现在函数的声明中

4、内联函数适用的场合

①取代表达式形式的宏定义
②如果是简单的赋值或返回语句，其使用频率较高，建议使用内联函数。因为函数体简单，消耗的内存较少，节约的时间较高。用最少的代价得到最高的效益
③在类中使用，用来定义存取函数。例：我们定义的类中一般会把数据成员定义成私有或者保护的，这样，外界就不能直接读取类尘缘的数据，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，能提高效率，例如下面所示的代码：

class A {
private:
	int numTest;
public:
	int readTest() {
		return numTest;
	}
	void setTest(int i);;
};

inline void A::setTest(int i) {
	numTest = i;
}

类A的成员函数readTest()和setTest()都是inline函数。readTest()函数的定义体被放在类声明之中，因而readTest()自动转换成inline函数；setTest()函数的定义体在类声明之外，因此要加上inline关键字。

5、宏定义与内联函数的区别

①内联函数在编译时展开，宏在预编译时展开
②在编译的时候，内联函数可以直接被镶嵌到目标代码中，而宏只是一个简单的文本替换
③内联函数可以完成诸如类型检测、语句是否正确等编译功能，宏就不具有这样的功能
④宏不是函数，内联函数是函数
⑤宏在定义时要小心处理宏参数（一般情况是把参数用括号括起来），否则容易造成二义性。而内联函数定义时不会出现二义性