C/C++编程：透彻了解inlining的里里外外

比眉伴天荒 2023-01-20 03:58 2阅读 0赞

# inline #

[C/C++编程：C语言中的内联函数][C_C_C]

## 优缺点 ##

inline函数的优点：

*  功能像函数，但是免除了”函数调用的成本“
 *  编译器最优化机制常常被设计用于那些"不含函数调用"的代码，所以inline某个函数，编译器可能对此执行相关语境的最优化

inline函数的缺点：

*  inline函数背后的整体观念是：将"对此函数的每一个调用"都以函数本体替换之。这可能增加你的目标码的大小，造成函数体积太大。即使有虚拟内存，inline造成的代码膨胀也会导致额外的换页行为，降低指令高速缓存装置的击中率，从而导致效率降低。

换个角度说，如果inline函数的本体很小，编译器针对"函数本体"所产出的码可能比针对"函数调用"所产生的码小。也就是说，将函数inline可能导致较小的目标码和较高的指令高速缓存装置击中率。

## 怎么做 ##

记住，**inline只是对编译器的一个申请，不是强制命名**。这项申请可能隐喻提出，也可以明确提出。

*  隐喻方式是**将函数定义在class定义式内**

class Person{
        
    public:
    	int age() const {
        return theAge; }  //  隐式inline
    private:
    	int theAge;
    };

这样的函数通常是成员函数或者友元函数（定义于类内的友元函数）

*  明确声明inline函数的做法是在其定义式前加上关键字inline

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

## 关于头文件 ##

*  inline函数通常一定被放在头文件内，因为大多数build environment是在编译过程冲进行inlining，而为了将一个"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长什么样子。inlining在大多数C++中是**编译行为**。
 *  template通常也被放置在头文件内，因为它一旦被使用，编译器为了将它具现化，需要直到它长什么样子。模板的具现化与inlining无关。如果你正在写一个模板而你认为所有根据此模板具现出来的函数都应该inlined，就将此目标inline；如果你写的模板没有理由要求它所具现的每一个函数都是inlined，就应该避免将这个函数声明为inline(无论是隐式还是显示)。因为inlining需要成本

## 不会inline的函数 ##

inline只是对编译器的一个申请，编译器可以加以忽略。

*  大部分编译器都拒绝将大部分复杂(比如带有循环或者递归)的函数inlining
 *  所有对**虚函数**的调用也都会使得inlining落空。因为`virtual`意味着”等待，直到运行期才确定调用哪个函数“，而`inline`意味着"执行前，先将调用动作替换为被调用函数的本体"。如果编译器不知道该调用哪个函数就不会inlining

有时候虽然编译器有意愿inlining某个函数，还是可能为该函数生成一个函数本体。举个例子，如果程序要取某个inline函数的地址，编译器通常必须为此函数生成一个outline函数本体，因为不可能将一个指针指向并不存在的函数。也就是说

*  编译器通常不对”通过函数指针而进行的调用“实施inline

对inline函数的调用有可能被inlined，也有可能不被inlined，取决于该调用的实施方式：

inline void f() {
         };  // 假设编译器有意愿inlining"对f的调用"
    voiud (*pf)();  
    
    f();  // 这个调用将被inlined，因为它是一个正常调用
    pf(); 	// 版本inlined，因为它通过函数指针达成

## 构造函数与析构函数的inlining ##

有时候编译器会生成构造函数和析构函数的outline副本，如果一来它们就可以获得函数指针指向那些函数—在array内部元素的构造和析构过程中使用。

实际上，请避免inlining构造函数和析构函数：

class Base{
        
    	...
    private:
    	std::string bm1, bm2;
    };
    
    class Derived : public Base{
        
    public:
    	Derived(){
        }  //它真的为空吗？
    	...
    private:
    	std::string dm1, dm2, dm3;	
    };

C++对于”对象被创建和被销毁时发生什么事“做了各式各样的保证：

*  当你使用new，动态创建的对象将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，其每一个基类以及每一个成员变量都会被自动构造
 *  当你销毁一个对象，反向程序的析构行为也会自动发生

也就是说Derived构造函数不一定为空：

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

析构函数也是如此。也就是说，构造函数和析构函数是否inlined不容易。

另外，大部分调试器对inline函数都束手无策。

因此， **慎用内联**。当你决定哪些函数应该被声明为inline时，策略如下：一开始先不要将任何函数声明为inline，或者事少将inlining施行范围内的那些”一定成为内联“或者”十分平淡无奇“（比如Person::agr）的函数身上

# 总结 #

*  请将大多数inlining限制在小型、被频繁调用的函数上。这可以使得日后的调试过程和二进制升级更容易，也可以使得潜在的代码膨胀问题最小化，使程序的速度提升最大化
 *  不要只因为function template出现在头文件，就将它们声明为inline

[C_C_C]: https://blog.csdn.net/zhizhengguan/article/details/111289454