【知識】C++中的inline詳解

 

 

1. 引入inline關鍵字的緣由

在c/c++中，爲了解決一些頻繁調用的小函數大量消耗棧空間（棧內存）的問題，特別的引入了inline修飾符，表示爲內聯函數。

棧空間就是指放置程序的局部數據（也就是函數內數據）的內存空間。

在系統下，棧空間是有限的，假如頻繁大量的使用就會形成因棧空間不足而致使程序出錯的問題，如，函數的死循環遞歸調用的最終結果就是致使棧內存空間枯竭。

下面咱們來看一個例子：

#include //函數定義爲inline即:內聯函數inlinechar* dbtest(int a) {return (i %2 >0) ?"奇" :"偶";}int main(){int i =0;for (i=1; i <100; i++) {printf("i:%d    奇偶性:%s /n", i, dbtest(i));   

  }

}

上面的例子就是標準的內聯函數的用法，使用inline修飾帶來的好處咱們表面看不出來，其實，在內部的工做就是在每一個for循環的內部任何調用dbtest(i)的地方都換成了(i%2>0)?」奇」:」偶」，這樣就避免了頻繁調用函數對棧內存重複開闢所帶來的消耗。

2. inline使用限制

inline的使用是有所限制的，inline只適合涵數體內代碼簡單的涵數使用，不能包含複雜的結構控制語句例如while、switch，而且不能內聯函數自己不能是直接遞歸函數（即，本身內部還調用本身的函數）。

3. inline僅是一個對編譯器的建議

inline函數僅僅是一個對編譯器的建議，因此最後可否真正內聯，看編譯器的意思，它若是認爲函數不復雜，能在調用點展開，就會真正內聯，並非說聲明瞭內聯就會內聯，聲明內聯只是一個建議而已。

4. 建議：inline函數的定義放在頭文件中

其次，由於內聯函數要在調用點展開，因此編譯器必須隨處可見內聯函數的定義，要否則就成了非內聯函數的調用了。因此，這要求每一個調用了內聯函數的文件都出現了該內聯函數的定義。

所以，將內聯函數的定義放在頭文件裏實現是合適的，省卻你爲每一個文件實現一次的麻煩。

聲明跟定義要一致：若是在每一個文件裏都實現一次該內聯函數的話，那麼，最好保證每一個定義都是同樣的，不然，將會引發未定義的行爲。若是不是每一個文件裏的定義都同樣，那麼，編譯器展開的是哪個，那要看具體的編譯器而定。因此，最好將內聯函數定義放在頭文件中。

5. 類中的成員函數與inline

定義在類中的成員函數缺省都是內聯的，若是在類定義時就在類內給出函數定義，那固然最好。若是在類中未給出成員函數定義，而又想內聯該函數的話，那在類外要加上inline，不然就認爲不是內聯的。

例如，

class A{public:voidFoo(int x,int y) { }// 自動地成爲內聯函數

}

將成員函數的定義體放在類聲明之中雖然能帶來書寫上的方便，但不是一種良好的編程風格，上例應該改爲：

// 頭文件class A{public:voidFoo(int x,int y);

}

// 定義文件inlinevoid A::Foo(int x,int y){}

6. inline 是一種「用於實現的關鍵字」

關鍵字inline 必須與函數定義體放在一塊兒才能使函數成爲內聯，僅將inline 放在函數聲明前面不起任何做用。

以下風格的函數Foo 不能成爲內聯函數：

inlinevoid Foo(int x,int y);// inline 僅與函數聲明放在一塊兒void Foo(int x,int y){}

而以下風格的函數Foo 則成爲內聯函數：

void Foo(int x,int y);inlinevoid Foo(int x,int y) {}// inline 與函數定義體放在一塊兒

因此說，inline 是一種「用於實現的關鍵字」，而不是一種「用於聲明的關鍵字」。通常地，用戶能夠閱讀函數的聲明，可是看不到函數的定義。

儘管在大多數教科書中內聯函數的聲明、定義體前面都加了inline 關鍵字，但我認爲inline不該該出如今函數的聲明中。這個細節雖然不會影響函數的功能，可是體現了高質量C++/C 程序設計風格的一個基本原則：

聲明與定義不可混爲一談，用戶沒有必要、也不該該知道函數是否須要內聯。

7. 慎用inline

內聯能提升函數的執行效率，爲何不把全部的函數都定義成內聯函數？若是全部的函數都是內聯函數，還用得着「內聯」這個關鍵字嗎？

內聯是以代碼膨脹（複製）爲代價，僅僅省去了函數調用的開銷，從而提升函數的執行效率。 

若是執行函數體內代碼的時間，相比於函數調用的開銷較大，那麼效率的收穫會不多。另外一方面，每一處內聯函數的調用都要複製代碼，將使程序的總代碼量增大，消耗更多的內存空間。

如下狀況不宜使用內聯：

（1）若是函數體內的代碼比較長，使用內聯將致使內存消耗代價較高。

（2）若是函數體內出現循環，那麼執行函數體內代碼的時間要比函數調用的開銷大。類的構造函數和析構函數容易讓人誤解成使用內聯更有效。要小心構造函數和析構函數可能會隱藏一些行爲，如「偷偷地」執行了基類或成員對象的構造函數和析構函數。

因此不要隨便地將構造函數和析構函數的定義體放在類聲明中。一個好的編譯器將會根據函數的定義體，自動地取消不值得的內聯（這進一步說明了 inline 不該該出如今函數的聲明中）。

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8.總結

內聯函數並非一個加強性能的靈丹妙藥。只有當函數很是短小的時候它才能獲得咱們想要的效果；可是，若是函數並非很短並且在不少地方都被調用的話，那麼將會使得可執行體的體積增大。

最使人煩惱的仍是當編譯器拒絕內聯的時候。在老的實現中，結果很不盡人意，雖然在新的實現中有很大的改善，可是仍然仍是不那麼完善的。

一些編譯器可以足夠的聰明來指出哪些函數能夠內聯哪些不能，可是大多數編譯器就不那麼聰明瞭，所以這就須要咱們的經驗來判斷。若是內聯函數不能加強性能，就避免使用它！