C++中内联函数和宏定义

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-11-15 12:59 186阅读 0赞

# 内联函数 #

C++ **内联函数**是通常与类一起使用。如果一个函数是内联的，那么在编译时，编译器会把该函数的代码副本放置在每个调用该函数的地方。

对内联函数进行任何修改，都需要重新编译函数的所有客户端，因为编译器需要重新更换一次所有的代码，否则将会继续使用旧的函数。

如果想把一个函数定义为内联函数，则需要在函数名前面放置关键字 **inline**，在调用函数之前需要对函数进行定义。

如果已定义的函数多于一行，编译器会忽略 inline 限定符。它能修饰任意函数，此关键字是一个建议，告诉编译器应该把此函数实现为内联函数。

最先进的现代编译器是优化的编译器，它们自己决定要内联的对象，所以一度被认为很重要的关键字，现在只是一个对编译器的建议。

**特点：**

*  以空间换时间，提高函数调用的效率。
 *  递归函数不能被内联
 *  一般不要超过10行
 *  替换发生在编译时期
 *  在类中定义的函数都是内联函数，即使没有使用inline修饰
 *  inline只是给编译器的建议，具体需不需要内联取决于编译器

**内联函数和普通函数的区别：**

1. 内联函数和普通函数的参数传递机制相同，但是编译器会在每处调用内联函数的地方将内联函数内容展开，这样既避免了函数调用的开销又没有宏机制的缺陷。

2. 普通函数在被调用的时候，系统首先要到函数的入口地址去执行函数体，执行完成之后再回到函数调用的地方继续执行，函数始终只有一个复制。内联函数不需要寻址，当执行到内联函数的时候，将此函数展开，**如果程序中有N次调用了内联函数则会有N次展开函数代码，虽然提高了调用效率，但是增加了内存空间的使用。**

3. 内联函数有一定的限制，内联函数体要求代码简单，不能包含复杂的结构控制语句。如果内联函数函数体过于复杂，编译器将自动把内联函数当成普通函数来执行

# 宏定义 #

在很多方面十分的方便，比如 “ \#define MAX(x,y) x > y ? x : y ” 取最大值是十分方便的，但是由于它是预处理时的简单替换，所以会发生一些无法察觉的问题：

#define ADD(x,y) x+y
    void test(){
        int a= ADD(10, 20) * 10; //希望的结果是300
        cout << "a:" << a << endl; //所得的结果却是210
    }
    //-----------------其实质就是--------------------
    void test(){
        int a= x + y * 10;  //编译器并不会给其加括号
        cout << "a:" << a << endl; 
    }

#define mul(N) N*N
    
    int main()
    {
    	mul(2+2);
    	//mul("hello");	//不会进行类型检查
    } 
    
    执行结果为：8
    因为展开成了：2+2*2+2
    
    因此在宏定义时应该定义为：
    #define mul(N) (N)*(N)	
    此时运行结果为：16
    展开后为：(2+2)*(2+2)

# 宏定义和内联函数的区别 #

1.  1. 宏定义不是函数，但是使用起来像函数。预处理器用复制宏代码的方式代替函数的调用，省去了函数压栈退栈过程，提高了效率。内联函数本质上是一个函数，内联函数一般用于函数体的代码比较简单的函数，不能包含复杂的控制语句，while、switch，并且内联函数本身不能直接调用自身。如果内联函数的函数体过大，编译器会自动的把这个内联函数变成普通函数。
2.  宏定义是在预编译的时候把所有的宏名用宏体来替换，简单的说就是字符串替换，内联函数则是在编译的时候进行代码插入，编译器会在每处调用内联函数的地方直接把内联函数的内容展开，这样可以省去函数的调用的开销，提高效率
3.  宏定义是**没有类型检查**的，无论对还是错都是直接替换。内联函数在编译的时候会进行类型的检查，内联函数满足函数的性质，比如有返回值、参数列表等
4.  宏定义和内联函数使用的时候都是进行代码展开。不同的是宏定义是在**预编译**的时候把所有的宏名替换，内联函数则是在**编译**阶段把所有调用内联函数的地方把内联函数插入。这样可以省去函数压栈退栈，提高了效率。
5.  inline函数允许读取私有数据，宏替换不行
6.  宏替换和inline函数都不能进行复杂循环操作（递归）
7.  **内联函数与宏定义一样是以消耗内存为代价的，过度使用内联函数会导致程序过于耗费内存空**