轉：C++ 關鍵字 inline詳細介紹

1.  內聯函數

在C++中咱們一般定義如下函數來求兩個整數的最大值：

 

int max(int a, int b)
{
     return a > b ? a : b;
}

　　

爲這麼一個小的操做定義一個函數的好處有：

① 閱讀和理解函數 max 的調用，要比讀一條等價的條件表達式並解釋它的含義要容易得多

② 若是須要作任何修改，修改函數要比找出並修改每一處等價表達式容易得多

③ 使用函數能夠確保統一的行爲，每一個測試都保證以相同的方式實現

④ 函數能夠重用，沒必要爲其餘應用程序重寫代碼

雖然有這麼多好處，可是寫成函數有一個潛在的缺點：調用函數比求解等價表達式要慢得多。在大多數的機器上，調用函數都要作不少工做：調用前要先保存寄存器，並在返回時恢復，複製實參，程序還必須轉向一個新位置執行

C++中支持內聯函數，其目的是爲了提升函數的執行效率，用關鍵字 inline 放在函數定義(注意是定義而非聲明，下文繼續講到)的前面便可將函數指定爲內聯函數，內聯函數一般就是將它在程序中的每一個調用點上「內聯地」展開，假設咱們將 max 定義爲內聯函數：

 

 inline int max(int a, int b)
{
     return a > b ? a : b;
}

　　

則調用： cout<<max(a, b)<<endl;

在編譯時展開爲： cout<<(a > b ? a : b)<<endl;

從而消除了把 max寫成函數的額外執行開銷

2.  內聯函數和宏

不管是《Effective C++》中的 「Prefer consts，enums，and inlines to #defines」 條款，仍是《高質量程序設計指南——C++/C語言》中的「用函數內聯取代宏」，宏在C++中基本是被廢了，在書《高質量程序設計指南——C++/C語言》中這樣解釋到：

3.  將內聯函數放入頭文件

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：

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

　　

因此說，C++ inline函數是一種「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。

定義在類聲明之中的成員函數將自動地成爲內聯函數，例如：

class A

{  
public:
 void Foo(int x, int y) { ... }   // 自動地成爲內聯函數  
} 
 

　　

可是編譯器是否將它真正內聯則要看 Foo函數如何定義

內聯函數應該在頭文件中定義，這一點不一樣於其餘函數。編譯器在調用點內聯展開函數的代碼時，必須可以找到 inline 函數的定義才能將調用函數替換爲函數代碼，而對於在頭文件中僅有函數聲明是不夠的。

固然內聯函數定義也能夠放在源文件中，但此時只有定義的那個源文件能夠用它，並且必須爲每一個源文件拷貝一份定義(即每一個源文件裏的定義必須是徹底相同的)，固然即便是放在頭文件中，也是對每一個定義作一份拷貝，只不過是編譯器替你完成這種拷貝罷了。但相比於放在源文件中，放在頭文件中既可以確保調用函數是定義是相同的，又可以保證在調用點可以找到函數定義從而完成內聯(替換)。

可是你會很奇怪，重複定義那麼屢次，不會產生連接錯誤？

咱們來看一個例子：

//A.h :
class A
{
public:
 A(int a, int b) : a(a),b(b){}
 int max();
 

private:
 int a;
 int b;
};
 

//A.cpp : 


#include "A.h" 

inline int A::max()
{
 return a > b ? a : b;
}

 

//Main.cpp : 
#include <iostream>
#include "A.h"
using namespace std;
 

inline int A::max()
{
 return a > b ? a : b;
}

int main()
{
 A a(3, 5);
 cout<<a.max()<<endl;
 return 0;
}

　　

 

一切正常編譯，輸出結果：5

 

假若你在Main.cpp中沒有定義max內聯函數，那麼會出現連接錯誤：

error LNK2001: unresolved external symbol "public: int __thiscall A::max(void)" (?max@A@@QAEHXZ)main.obj
找不到函數的定義，因此內聯函數能夠在程序中定義不止一次，只要 inline 函數的定義在某個源文件中只出現一次，並且在全部源文件中，其定義必須是徹底相同的就能夠。

在頭文件中加入或修改 inline 函數時，使用了該頭文件的全部源文件都必須從新編譯。

4.  慎用內聯

內聯雖有它的好處，可是也要慎用，如下摘自《高質量程序設計指南——C++/C語言》：

而在Google C++編碼規範中則規定得更加明確和詳細：

內聯函數：

Tip： 只有當函數只有 10 行甚至更少時纔將其定義爲內聯函數.

定義: 當函數被聲明爲內聯函數以後, 編譯器會將其內聯展開, 而不是按一般的函數調用機制進行調用.
優勢: 當函數體比較小的時候, 內聯該函數能夠令目標代碼更加高效. 對於存取函數以及其它函數體比較短, 性能關鍵的函數, 鼓勵使用內聯.
缺點: 濫用內聯將致使程序變慢. 內聯可能使目標代碼量或增或減, 這取決於內聯函數的大小. 內聯很是短小的存取函數一般會減小代碼大小, 但內聯一個至關大的函數將戲劇性的增長代碼大小. 現代處理器因爲更好的利用了指令緩存, 小巧的代碼每每執行更快。
結論: 一個較爲合理的經驗準則是, 不要內聯超過 10 行的函數. 謹慎對待析構函數, 析構函數每每比其表面看起來要更長, 由於有隱含的成員和基類析構函數被調用!
另外一個實用的經驗準則: 內聯那些包含循環或 switch 語句的函數經常是得不償失 (除非在大多數狀況下, 這些循環或 switch 語句從不被執行).
有些函數即便聲明爲內聯的也不必定會被編譯器內聯, 這點很重要; 好比虛函數和遞歸函數就不會被正常內聯. 一般, 遞歸函數不該該聲明成內聯函數.(遞歸調用堆棧的展開並不像循環那麼簡單, 好比遞歸層數在編譯時多是未知的, 大多數編譯器都不支持內聯遞歸函數). 虛函數內聯的主要緣由則是想把它的函數體放在類定義內, 爲了圖個方便, 抑或是看成文檔描述其行爲, 好比精短的存取函數.

-inl.h文件：

Tip： 複雜的內聯函數的定義, 應放在後綴名爲 -inl.h 的頭文件中.

內聯函數的定義必須放在頭文件中, 編譯器才能在調用點內聯展開定義. 然而, 實現代碼理論上應該放在 .cc 文件中, 咱們不但願 .h 文件中有太多實現代碼, 除非在可讀性和性能上有明顯優點.

若是內聯函數的定義比較短小, 邏輯比較簡單, 實現代碼放在 .h 文件裏沒有任何問題. 好比, 存取函數的實現理所固然都應該放在類定義內. 出於編寫者和調用者的方便, 較複雜的內聯函數也能夠放到 .h 文件中, 若是你以爲這樣會使頭文件顯得笨重, 也能夠把它萃取到單獨的 -inl.h 中. 這樣把實現和類定義分離開來, 當須要時包含對應的 -inl.h 便可。