C++语法_深度剖析C++中的inline函数

ゝ一世哀愁。 2022-12-25 00:54 160阅读 0赞

**目录**

1.inline函数的爱恨两难

2.inline函数卑微在线求助

3.inline函数与虚函数的爱恨纠缠

4.糟糕的内联选择：构造函数与析构函数

5.总结

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# **1.inline函数的爱恨两难** #

内联函数比宏优点好很多，详细原因请参见**尽量以const、enum、inline替换\#define**  。调用内联函数不需要承受函数调用所导致的额外内存开销，**编译器最优化机制**通常被设计用来浓缩那些“不含函数调用”的代码，所以当一个函数为内联函数时，或许编译器就因此有内联对其执行语境相关的最优化。

“世界上没有免费的午餐”，内联函数背后的整体思想是：**对一个函数的调用都以函数本体替换它**，但这同时会增加你的目标码大小。在一个内存有限的机器上，过度使用内联函数会造成程序体积太大。即使用有虚拟内存，内联函数造成的代码膨胀也会导致额外的换页行为，降低指令高速缓存器的命中率。

另一方面来说，如果内联函数的本体很小，编译器针对函数本体所产生的码可能比函数调用所产生的码更小。因此，将函数设置为inline，确实导致更小的目标码和较高的命中率。

# **2.inline函数卑微在线求助** #

**inline只是对编译器的一个申请建议，不是强制命令，编译器可以选择对你的建议置之不理**。这项申请可以隐式声明也可以显式声明，隐式声明是将函数定义在类的内部，如下所示：

class Person{
    public:
        // ...
        int age() const {return mAge;}   // 隐式的内联函数
    private:
        int mAge;
    };

显式声明的方法则是在函数定义式前面加上关键字inline，如下面函数模板：

template<typename T>
    inline const T& max(const T& a, const T& b){
        return a < b ? b : a;
    }

上述显式的声明方法中，**值得注意的一点是**：inline函数和函数模板通常都被定义于头文件中。但是，函数模板未必一定是内联的！！！inline函数通常一定被放置在头文件中，因为大多数构建环境在编译过程中进行内联动作，为了将一个函数调用替换为被调用函数的本体，编译器必须知道那个函数是啥样。**内联动作在大多数C++程序中是编译期的行为。**函数模板通常也被放置在头文件中，因为它一旦被使用，编译器为了将它具体化，需要知道它的样子。某些构建环境中，可以在连接期执行模板具体化，只不过编译期完成具体化的动作比较常见。

# **3.inline函数与虚函数的爱恨纠缠** #

大部分编译器拒绝将太复杂(带有循环或递归、switch-case语句)的函数设置为inline，而且所有对虚函数的调用也都会使inline失效。这是因为**虚函数是直到运行期才会确定调用哪个函数，而inline函数意味着执行前先把调用动作替换为被调用函数的本体，编译器工作在编译期**。如果编译器都不知道该调用哪个函数，你也就明白了为啥虚函数不建议设置为inline。**更多详情原因请看这里****https://www.jianshu.com/p/84a8335444dd**

# **4.糟糕的内联选择：构造函数与析构函数** #

不要被你的眼睛所欺骗，下面子类构造函数真的是空的吗？？？

class Base{
    public:
        // ...
    private:
        string bm1, bm2;
    };
    
    class Derived: public Base{
    public:
        Derived(){}  // Derived构造函数真的是空的吗？？？
        // ...
    private:
        string dm1, dm2, dm3;
    };

当你使用new，动态创建的对象被其构造函数自动初始化；当你使用delete，对应的析构函数会被调用。当你创建一个对象时，基类及其每个成员变量都会被自动构造；当你销毁一个对象时，从子类开始执行析构动作。**如果有个异常在对象构造期间抛出，该对象已构造好的那一部分会被自动销毁**。你的程序内一定有某些代码让那些事情发生，这些代码即编译器在编译期间产生并安排在你代码中的某个地方。有时候，可能就存在于你的构造函数和析构函数中。上面表面上看起来空的Derived构造函数所产生的代码，如下所示：

Derived::Derived(){
        Base::Base();
        try{
            dm1.string();
        }
        catch(...){
            Base::~Base();
            throw;
        }
    
        try{
            dm2.string();
        }
        catch(...){
            dm1.string();
            Base::~Base();
            throw;
        }
    
         try{
            dm3.string();
        }
        catch(...){
            dm2.string();
            dm1.string();
            Base::~Base();
            throw;
        }
    }

上面的代码并不能代表编译器真正产生的代码，因为真正的编译器会以更复杂的做法来处理异常。尽管如此，上面的代码已经能反映Derived的空白构造函数必须提供的行为。不论编译器在其内部所做的异常处理有多么复杂，Derived构造函数至少一定会陆续调用成员变量和基类两者的构造函数，而那些调用会影响编译器是否对此空白函数执行内联动作。

最后，程序库的设计者必须知道：内联函数无法随着程序库的升级而升级。如果fun()是程序库中的一个内联函数，客户将fun()本体编进其程序中，一旦程序库设计者决定改变fun()，所有用到函数f()的客户端程序都必须重新编译。如果fun()是non-inline函数，一旦它有所修改客户端只需要重新连接即可。

**对程序开发而言，大部分调试器对内联函数都束手无策**，因为你无法在一个并不存在的函数内部设置断点进行调试呢？哪些函数可以设置为inline呢？我的建议是：首先不要将任何函数声明为inline，或者将inline实施范围局限在那些一定可以成为inline的场合。

# **5.总结** #

(1) 将大多数inline行为限制在小型、被频繁调用的函数身上。这可以使以后的调试过程和二进制升级更容易，也可以使潜在的代码膨胀问题最小化。

(2) 不要只是因为函数模板出现在头文件中，就将它们声明为inline。