C++内联函数详解

Posted 2020-07-11

1.函数调用原理

"编译过程的最终产品是可执行程序--由一组机器语言指令组成。运行程序时，操作系统将这些指令载入计算机内存中，因此每条指令都有特定的内存地址。计算机随后将逐步执行这些指令。有时（如有循环和分支语句时），将跳过一些指令，向前或向后跳到特定地址。常规函数调用也使程序跳到另一个地址（函数的地址），并在函数结束时返回。下面更详细地介绍这一过程的典型实现。执行到函数调用指令时，程序将在函数调用后立即存储该指令的内存地址，并将函数参数复制到堆栈（为此保留的内存块），跳到标记函数起点的内存单元，执行函数代码（也许还需将返回值放入寄存器中），然后跳回到地址被保存的指令处（这与阅读文章时停下来看脚注，并在阅读完脚注后返回到以前阅读的地方类似）。来回跳跃并记录跳跃位置意味着以前使用函数时，需要一定的开销。"

2.内联函数
内联函数提供了另一种选择。编译器将使用相应的函数代码替换函数调用。因此，内联函数的运行速度比常规函数稍快，但代价是需要占用更多内存。

3.内联函数的使用
在函数声明前加上关键字inline;
在函数定义前加上关键字inline。
示例如下：

#include<iostream>
inline double square(double x){return x*x;}
int main()
{
    using namespace std;
    double a,b;
    double c = 13.0;
    a = square(5.0);
    b = square(4.5+7.5);
    cout<<"a="<<a<<",b="<<b<<endl;
    cout<<"c="<<c<<endl;
    cout<<"c squared="<<square(c++)<<endl;
    cout<<"now c="<<c<<endl;
    return 0;
}

程序输出结果如下：
a=25,b=144
c=13
c square=169
now c=14

4.内联函数与宏定义的区别
C语言使用预处理器语句#define来提供宏。如下例所示：
#define SQUARE(X) X*X
宏定义时通过文本替换开实现的--X是参数的符号标记。
a = square(5.0);->a=5.0*5.0;
b = square(4.5+7.5);->b=4.5+7.5*4.5+7.5
d = square(c++);->d=c++*c++
可以看出，对于b，需要使用括号才能正常运算。
#define SQUARE(X) ((X)*(X))
对于c,却仍递增了两次。
因此，宏定义和内联函数存在本质的区别，转换的时候应考虑是否转换后功能是否正常。

5.什么时候使用内联函数
如果执行函数代码的时间比处理函数调用机制的时间长，则节省的时间占比很小。若代码执行时间很短，则内联函数就可以节省函数调用的时间。

 

参考资料：《C++ Primer.Plus》 pp.253-255