C++ 中的 inline 用法

阿新 • • 發佈：2020-11-12

C++ 中的 inline 用法

分類程式設計技術

1、引入 inline 關鍵字的原因

在 c/c++ 中，為了解決一些頻繁呼叫的小函式大量消耗棧空間（棧記憶體）的問題，特別的引入了inline修飾符，表示為行內函數。

棧空間就是指放置程式的區域性資料（也就是函式內資料）的記憶體空間。

在系統下，棧空間是有限的，假如頻繁大量的使用就會造成因棧空間不足而導致程式出錯的問題，如，函式的死迴圈遞迴呼叫的最終結果就是導致棧記憶體空間枯竭。

下面我們來看一個例子：

例項

#include <stdio.h> inline const char *num_check(int v) { return (v % 2 > 0) ? "奇" : "偶"; } int main(void) { int i; for (i = 0; i < 100; i++) printf("%02d %s\n", i, num_check(i)); return 0; }

上面的例子就是標準的行內函數的用法，使用inline修飾帶來的好處我們表面看不出來，其實，在內部的工作就是在每個for迴圈的內部任何呼叫dbtest(i)的地方都換成了(i%2>0)?"奇":"偶"，這樣就避免了頻繁呼叫函式對棧記憶體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 只適合涵數體內程式碼簡單的涵數使用，不能包含複雜的結構控制語句例如 while、switch，並且不能行內函數本身不能是直接遞迴函式（即，自己內部還呼叫自己的函式）。

3、inline僅是一個對編譯器的建議

inline函式僅僅是一個對編譯器的建議，所以最後能否真正內聯，看編譯器的意思，它如果認為函式不復雜，能在呼叫點展開，就會真正內聯，並不是說聲明瞭內聯就會內聯，宣告內聯只是一個建議而已。

4、建議 inline 函式的定義放在標頭檔案中

其次，因為行內函數要在呼叫點展開，所以編譯器必須隨處可見行內函數的定義，要不然就成了非行內函數的呼叫了。所以，這要求每個呼叫了行內函數的檔案都出現了該行內函數的定義。

因此，將行內函數的定義放在標頭檔案裡實現是合適的，省卻你為每個檔案實現一次的麻煩。

宣告跟定義要一致：如果在每個檔案裡都實現一次該行內函數的話，那麼，最好保證每個定義都是一樣的，否則，將會引起未定義的行為。如果不是每個檔案裡的定義都一樣，那麼，編譯器展開的是哪一個，那要看具體的編譯器而定。所以，最好將行內函數定義放在標頭檔案中。

5、類中的成員函式與inline

定義在類中的成員函式

預設都是內聯的，如果在類定義時就在類內給出函式定義，那當然最好。如果在類中未給出成員函式定義，而又想內聯該函式的話，那在類外要加上inline，否則就認為不是內聯的。

class A { public:void Foo(int x, int y) { } // 自動地成為行內函數 }

將成員函式的定義體放在類宣告之中雖然能帶來書寫上的方便，但不是一種良好的程式設計風格，上例應該改成：

// 標頭檔案 class A { public: void Foo(int x, int y); } // 定義檔案 inline void A::Foo(int x, int y){}

6、inline 是一種"用於實現的關鍵字"

關鍵字inline必須與函式定義體放在一起才能使函式成為內聯，僅將inline放在函式宣告前面不起任何作用。

如下風格的函式Foo不能成為行內函數：

inline void Foo(int x, int y); // inline 僅與函式宣告放在一起
void Foo(int x, int y){}

而如下風格的函式Foo則成為行內函數：

void Foo(int x, int y);
inline void Foo(int x, int y) {} // inline 與函式定義體放在一起

所以說，inline 是一種"用於實現的關鍵字"，而不是一種"用於宣告的關鍵字"。一般地，使用者可以閱讀函式的宣告，但是看不到函式的定義。儘管在大多數教科書中行內函數的宣告、定義體前面都加了inline 關鍵字，但我認為inline不應該出現在函式的宣告中。這個細節雖然不會影響函式的功能，但是體現了高質量C++/C 程式設計風格的一個基本原則：宣告與定義不可混為一談，使用者沒有必要、也不應該知道函式是否需要內聯。

7、慎用 inline

內聯能提高函式的執行效率，為什麼不把所有的函式都定義成行內函數？如果所有的函式都是行內函數，還用得著"內聯"這個關鍵字嗎？
內聯是以程式碼膨脹（複製）為代價，僅僅省去了函式呼叫的開銷，從而提高函式的執行效率。
如果執行函式體內程式碼的時間，相比於函式呼叫的開銷較大，那麼效率的收穫會很少。另一方面，每一處行內函數的呼叫都要複製程式碼，將使程式的總程式碼量增大，消耗更多的記憶體空間。

以下情況不宜使用內聯：
（1）如果函式體內的程式碼比較長，使用內聯將導致記憶體消耗代價較高。
（2）如果函式體內出現迴圈，那麼執行函式體內程式碼的時間要比函式呼叫的開銷大。類的建構函式和解構函式容易讓人誤解成使用內聯更有效。要當心建構函式和解構函式可能會隱藏一些行為，如"偷偷地"執行了基類或成員物件的建構函式和解構函式。所以不要隨便地將建構函式和解構函式的定義體放在類宣告中。一個好的編譯器將會根據函式的定義體，自動地取消不值得的內聯（這進一步說明了 inline 不應該出現在函式的宣告中）。

8、總結

行內函數並不是一個增強效能的靈丹妙藥。只有當函式非常短小的時候它才能得到我們想要的效果；但是，如果函式並不是很短而且在很多地方都被呼叫的話，那麼將會使得可執行體的體積增大。
最令人煩惱的還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，但是仍然還是不那麼完善的。一些編譯器能夠足夠的聰明來指出哪些函式可以內聯哪些不能，但是大多數編譯器就不那麼聰明瞭，因此這就需要我們的經驗來判斷。如果行內函數不能增強效能，就避免使用它！

原文連結：https://www.cnblogs.com/fnlingnzb-learner/p/6423917.html

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