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C++中的内联函数分析

admin 2019-7-3 20:18 137人围观 C++相关


作者:子宇24

链接:https://www.cnblogs.com/dishengAndziyu/p/10902908.html

1、本节课学习 C++ 中才引入的新的概念,内联函数;

2、常量与宏回顾:


  • C++ 中的 const 常量可以替代宏常数定义,如:

    const int A = 3; <==> #define A 3

    C++ 中如果要使用宏常数,则可以用 const 常数代替;

  • C++ 中是否有解决方案替代宏代码片段呢?

    为了替换宏代码块,内联函数的概念被提出;


3、内联函数用法:


  • C++ 中推荐使用内联函数替代宏代码片段;

    宏代码块看上去像函数但实际不是函数,因此其使用常带有副作用;

    消除这样的副作用需要函数,但是函数的调用有入栈返回等开销,这一点宏代码块没有;

    综合两者有点,避免两者缺点,内联函数被提出来;

  • C++ 中使用 inline 关键字声明内联函数;

1 inline int func(int a, int b)
2 {
3      return a < b ? a : b;
4 }


内联函数在表现形式上和普通函数一样,但是它会被编译器进行优化,编译器直接将内联函数的函数体进行扩展,这个扩展由编译器直接将生成的代码进行扩展,扩展到调用这个内联函数的地方,由编译器进行,所以会进行编译器检查等一些列工作;

inline 可以将一个函数声明为内联函数,但是这种声明是对编译器的一种请求,请求编译器将这个函数进行内联编译,所以编译器可以拒绝内联请求;

内联函数声明时 inline 关键字必须和函数定义结合在一起,否则编译器会直接忽略内敛请求;

4、内联函数特点:


  • C++ 编译器可以将一个函数进行内联编译;

  • 被 C++ 编译器内联编译的函数叫做内联函数;

    内联函数在 C++ 中的地位是用来替换 C 中的宏代码块;

  • C++ 编译器直接将函数体插入函数调用的地方;

  • 内联函数没有普通函数调用时的额外开销(压栈,跳转,返回);

    C++ 编译器不一定满足函数的内敛请求; 

    此时内联函数变为普通函数,行为同普通函数;


5、内联函数初探编程实验:


  • main.cpp 文件:

#include <stdio.h>

/* 宏代码块 */
#define FUNC(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b)) 

/* 声明一个内联函数 */
inline int func(int a, int b) 
{
    return a < b ? a : b;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int a = 1;
    int b = 3;
    int c = FUNC(++a, b); // ==> int c = ((++a) < (b) ? (++a) : (b)); 这里 a 加了两次;

    // int c = func(++a, b);

    printf("a = %d\n", a);
    printf("b = %d\n", b);
    printf("c = %d\n", c);

    return 0;
}


宏调用结果:
 a = 3  b = 3  c = c 

函数调用结果:
a = 2  b = 3  c = 2 

VC 工程属性优化 inline 默认:



VC 工程属性优化 inline 内联:



Eclipse 工程 g++ 编译 inline 内联:




  • 结论:

    内联函数函数请求有可能被拒绝;

    内联函数是存在的,可以替换宏代码块;


6、内联函数特征:


  • 内联函数具有普通函数的特征(参数检查,返回类型等);

    类型更加安全;

    C++ 提供各种方式让大家摒弃 C 中不好的一些特性,内联函数就是其中之一;

  • 函数的内联请求可能被编译器拒绝;

    可以通过配置的方式让编译器支持内联函数的请求;

  • 函数被内联编译后,函数体直接扩展到调用的地方;

    如果内联成功,其效率上可以和宏代码块媲美,且其在类型上比宏代码块安全很多,因此在 C++ 编程中,首选内联函数;

    宏代码片段由预处理器处理,进行简单的文本替换,没有任何编译过程,因此可能出现副作用;


7、现代 C++ 编译器对内联函数的行为:


  • 现代 C++ 编译器能够进行编译优化,一些函数即使没有 inline 声明,也可能被内联编译;

    内联函数可能被拒绝是因为 C++ 诞生年代相对于现在比较早,当时编译 技术未有达到现在先进的技术,因此对于一些复杂的内联函数,C++ 编译器没有能力将函数体直接扩展到调用的地方,所以 inline 关键字在当时设计成了对编译器的请求;

  • 一些现代 C++ 编译器提供了扩展语法,能够对函数进行强制内联,如:

    g++:__attribute__((always_inline)) 属性;

    不是标准 C++ 属性;

    MAVC:__forceinline;


8,内联函数深度示例编程实验:


  • main.cpp 文件:



#include <stdio.h>

__forceinline
// __attribute__((always_inline))
// inline
int add_inline(int n);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int r = add_inline(10);  // 关注此行;

    printf(" r = %d\n", r);

    return 0;
}

inline int add_inline(int n)
{
    int ret = 0;

    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        ret += i;
    }

    return ret;
}


  • inline 时:

    VC 默认的,不内联,设置后,就内联;

    g++ 默认的,不内联,设置后,就内联;

    __forceinline,内联:

    对于 VC++ 编译器,forceinline 和 inline 功能几乎是一模一样,只不过后者是标准 C++ 支持的,可移植性更好;

  • __attribute__((always_inline)):

    对于 g++ 编译器,内联;


9、注意事项:


  • C++ 中 inline 内联编译的限制:

    不能存在任何形式的循环语句;

    这个限制现在也没有了;

    不能存在过多的条件判断语句;

    函数体不能过于庞大;

    不能对函数进行取址操作;

    函数内联声明必须在调用语句之前;

  • 总的来说就是函数体不能过于复杂,这个复杂没有界定,对于现在 C++ 编译器,只要函数不是太夸张,几乎都可以满足请求;


10、小结:


  • C++ 中可以通过 inline 声明内联函数;

  • 编译器直接将内联函数体扩展到函数调用的地方;

  • inline 只是一种请求,编译器不一定允许这种请求;

  • 内联函数省去了函数调用栈时压栈,跳转和返回的开销;


此文为作者学习唐佐林老师的学习笔记,仅为交流共享之用。



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