C++中内联函数的应用

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C++中内联函数的应用

　　导语：对比于C语言的函数，C++增加了重载、内联、const和virtual四种新机制。下面就由小编为大家介绍一下C++中内联函数的应用，欢迎大家阅读!

　　1 用内联取代宏代码

　　C++语言支持函数内联，其目的是为了提高函数的执行效率。在C程序中，可以用宏代码提高执行效率。宏代码本身不是函数，但使用起来象函数。预处理器用复制宏代码的方式代替函数调用，省去了参数压栈、生成汇编语言的CALL调用、返回参数、执行return等过程，从而提高了速度。使用宏代码最大的缺点是容易出错，预处理器在复制宏代码时常常产生意想不到的边际效应。

　　例如“#define MAX(a，b) (a)>(b)?(a)：(b)”语句“result=MAX(i，j)+2;”将被预处理器解释为“result=(i)>(j)?(i)：(j)+2;”由于运算符‘+’比运算符‘：’的优先级高，所以上述语句并不等价于期望的“result=((i)>(j)? (i)：(j))+2;”。如果把宏代码改写为“ #define MAX(a，b)((a)>(b)?(a)：(b))”，则可以解决由优先级引起的错误。但是即使使用修改后的宏代码也不是万无一失的，例如语句“result=MAX(i++，j);”将被预处理器解释为“result=(i++)>(j)?(i++)：(j);”。对于C++ 而言，使用宏代码还有另一种缺点，即无法操作类的私有数据成员。

　　让我们看看C++的“函数内联”是如何工作的。对于任何内联函数，编译器在符号表里放入函数的声明。如果编译器没有发现内联函数存在错误，那么该函数的代码也被放入符号表里。在调用一个内联函数时，编译器首先检查调用是否正确。如果正确，内联函数的代码就会直接替换函数调用，于是省去了函数调用的开销。这个过程与预处理有显著的不同，因为预处理器不能进行类型安全检查，或者进行自动类型转换。假如内联函数是成员函数，对象的地址会被放在合适的地方，这也是预处理器办不到的。

　　C++语言的函数内联机制既具备宏代码的效率，又增加了安全性，而且可以自由操作类的数据成员。所以在C++程序中，应该用内联函数取代所有宏代码，“断言assert”恐怕是唯一的例外。assert是仅在Debug版本起作用的宏，它用于检查“不应该”发生的情况。为了不在程序的Debug版本和Release版本引起差别，assert不应该产生任何副作用。如果assert是函数，由于函数调用会引起内存、代码的变动，那么将导致Debug版本与Release版本存在差异。所以assert不是函数，而是宏。

　　2 内联函数的编程风格

　　关键字inline必须与函数定义体放在一起才能使函数成为内联，仅将inline放在函数声明前面不起任何作用。如下风格的函数Foo不能成为内联函数：

　　inline void Foo(int x， int y); // inline仅与函数声明放在一起

　　void Foo(int x， int y)

　　{

　　…

　　}

　　而如下风格的函数Foo则成为内联函数：void Foo(int x， int y);

　　inline void Foo(int x， int y) // inline与函数定义体放在一起

　　{

　　…

　　}

　　所以说，inline是一种“用于实现的关键字”，而不是一种“用于声明的关键字”。一般地，用户可以阅读函数的声明，但是看不到函数的定义。尽管在大多数教科书中内联函数的声明、定义体前面都加了inline关键字，但我认为inline不应该出现在函数的声明中。这个细节虽然不会影响函数的功能，但是体现了高质量C++/C程序设计风格的一个基本原则：声明与定义不可混为一谈，用户没有必要、也不应该知道函数是否需要内联。

　　定义在类声明之中的成员函数将自动地成为内联函数，例如

　　class A

　　{

　　public：

　　void Foo(int x， int y) { … } // 自动地成为内联函数

　　}

　　将成员函数的定义体放在类声明之中虽然能带来书写上的方便，但不是一种良好的编程风格，上例应该改成：

　　// 头文件

　　class A

　　{

　　public：

　　void Foo(int x， int y);

　　}

　　// 定义文件

　　inline void A：：Foo(int x， int y)

　　{

　　…

　　}

　　3 慎用内联

　　内联能提高函数的执行效率，为什么不把所有的函数都定义成内联函数?但如果所有的函数都是内联函数，还用得着“内联”这个关键字吗?

　　内联是以代码膨胀(复制)为代价，仅仅省去了函数调用的开销，从而提高函数的执行效率。如果执行函数体内代码的时间，相比于函数调用的开销较大，那么效率的收获会很少。另一方面，每一处内联函数的调用都要复制代码，将使程序的总代码量增大，消耗更多的内存空间。以下情况不宜使用内联：

　　⑴如果函数体内的代码比较长，使用内联将导致内存消耗代价较高。

　　⑵如果函数体内出现循环，那么执行函数体内代码的时间要比函数调用的开销大。

　　类的构造函数和析构函数容易让人误解成使用内联更有效。要当心构造函数和析构函数可能会隐藏一些行为，如“偷偷地”执行了基类或成员对象的构造函数和析构函数。所以不要随便地将构造函数和析构函数的定义体放在类声明中。一个好的编译器将会根据函数的定义体，自动地取消不值得的内联，这也进一步说明了inline不应该出现在函数的声明中。

　　C++语言中的内联展现了很多优点，但是这些优点的背后都隐藏着一些隐患。正如人们的饮食，少食和暴食都不可取，应当恰到好处。我们要辨证地看待C++的一些新机制，应该恰如其分地使用它们。虽然这会使我们编程时多费一些心思，少了一些痛快，但这才是编程的艺术。

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