C/C++中的 inline 關鍵字

目錄

 

1. inline關鍵字的作用

2. inline使用限制

3. inline僅是一個對編譯器的建議

4. 建議:inline函數的定義放在頭文件中


1. inline關鍵字的作用

在c/c++中,爲了解決一些頻繁調用的小函數大量消耗棧空間(棧內存)的問題,特別的引入了inline修飾符,表示爲內聯函數。

【注】:棧空間就是指放置程序的局部數據(也就是函數內數據)的內存空間。

在系統下,棧空間是有限的,假如頻繁大量的使用就會造成因棧空間不足而導致程序出錯的問題,如,函數的死循環遞歸調用的最終結果就是導致棧內存空間枯竭。

eg:

#include <stdio.h>
//函數定義爲inline即:內聯函數
inline char* dbtest(int a) {
    return (a % 2 == 0) ? "偶數" : "奇數";
} 

int main()
{
   int i = 0;
   for (i=1; i < 100; i++) {
       printf("i = %2d    奇偶性: %s \r\n", i, dbtest(i));    
   }

   return 0;
}

上面的例子就是標準的內聯函數的用法,使用inline修飾帶來的好處我們表面看不出來,其實,在內部的工作就是在每個for循環的內部任何調用dbtest(i)的地方都換成了(a % 2 == 0) ? "偶數" : "奇數",這樣就避免了頻繁調用函數對棧內存重複開闢所帶來的消耗。

2. inline使用限制

inline的使用是有所限制的,inline只適合涵數體內代碼簡單的涵數使用,不能包含複雜的結構控制語句例如while、switch,並且不能內聯函數本身不能是直接遞歸函數(即,不能用於自己內部還調用自己的函數)。

3. inline僅是一個對編譯器的建議

inline函數僅僅是一個對編譯器的建議,所以最後能否真正內聯,看編譯器的意思,它如果認爲函數不復雜,能在調用點展開,就會真正內聯,並不是說聲明瞭內聯就會內聯,聲明內聯只是一個建議而已。

4. 建議:inline函數的定義放在頭文件中

其次,因爲內聯函數要在調用點展開,所以編譯器必須隨處可見內聯函數的定義,要不然就成了非內聯函數的調用了。所以,這要求每個調用了內聯函數的文件都出現了該內聯函數的定義

因此,將內聯函數的定義放在頭文件裏實現是合適的,省卻你爲每個文件實現一次的麻煩。

聲明跟定義要一致:如果在每個文件裏都實現一次該內聯函數的話,那麼,最好保證每個定義都是一樣的,否則,將會引起未定義的行爲。如果不是每個文件裏的定義都一樣,那麼,編譯器展開的是哪一個,那要看具體的編譯器而定。所以,最好將內聯函數定義放在頭文件中。

5. 類中的成員函數與inline

定義在類中的成員函數缺省都是內聯的,如果在類定義時就在類內給出函數定義,那當然最好。如果在類中未給出成員函數定義,而又想內聯該函數的話,那在類外要加上inline,否則就認爲不是內聯的。

例如,

class A
{
    public:void Foo(int x, int y) {  } // 自動地成爲內聯函數
}

將成員函數的定義體放在類聲明之中雖然能帶來書寫上的方便,但不是一種良好的編程風格,上例應該改成:

// 頭文件
class A
{
    public:
    void Foo(int x, int y);
}
// 定義文件
inline void A::Foo(int x, int y){} 

 

6. inline 是一種“用於實現的關鍵字”

關鍵字inline 必須與函數定義體放在一起才能使函數成爲內聯,僅將inline 放在函數聲明前面不起任何作用

如下風格的函數FUN 不能成爲內聯函數:

inline void FUN(int x, int y); // inline 僅與函數聲明放在一起

void FUN(int x, int y){}

而如下風格的函數Foo 則成爲內聯函數:

void FUN(int x, int y);

inline void FUN(int x, int y) {} // inline 與函數定義體放在一起

所以,頭文件聲明處無需inline,inline的使用要在函數定義的地方用。

所以說,inline 是一種“用於實現的關鍵字”,而不是一種“用於聲明的關鍵字”。一般地,用戶可以閱讀函數的聲明,但是看不到函數的定義。儘管在大多數教科書中內聯函數的聲明、定義體前面都加了inline 關鍵字,但我認爲inline不應該出現在函數的聲明中。這個細節雖然不會影響函數的功能,但是體現了高質量C++/C 程序設計風格的一個基本原則:聲明與定義不可混爲一談,用戶沒有必要、也不應該知道函數是否需要內聯。

7. 慎用inline

內聯能提高函數的執行效率,爲什麼不把所有的函數都定義成內聯函數?如果所有的函數都是內聯函數,還用得着“內聯”這個關鍵字嗎? 

內聯是以代碼膨脹(複製)爲代價,僅僅省去了函數調用的開銷,從而提高函數的執行效率。 
如果執行函數體內代碼的時間,相比於函數調用的開銷較大,那麼效率的收穫會很少。另一方面,每一處內聯函數的調用都要複製代碼,將使程序的總代碼量增大,消耗更多的內存空間。

以下情況不宜使用內聯: 
(1)如果函數體內的代碼比較長,使用內聯將導致內存消耗代價較高。 
(2)如果函數體內出現循環,那麼執行函數體內代碼的時間要比函數調用的開銷大。類的構造函數和析構函數容易讓人誤解成使用內聯更有效。要當心構造函數和析構函數可能會隱藏一些行爲,如“偷偷地”執行了基類或成員對象的構造函數和析構函數。所以不要隨便地將構造函數和析構函數的定義體放在類聲明中。一個好的編譯器將會根據函數的定義體,自動地取消不值得的內聯(這進一步說明了 inline 不應該出現在函數的聲明中)。

8.總結

內聯函數並不是一個增強性能的靈丹妙藥。只有當函數非常短小的時候它才能得到我們想要的效果;但是,如果函數並不是很短而且在很多地方都被調用的話,那麼將會使得可執行體的體積增大。 

最令人煩惱的還是當編譯器拒絕內聯的時候。在老的實現中,結果很不盡人意,雖然在新的實現中有很大的改善,但是仍然還是不那麼完善的。一些編譯器能夠足夠的聰明來指出哪些函數可以內聯哪些不能,但是大多數編譯器就不那麼聰明瞭,因此這就需要我們的經驗來判斷。如果內聯函數不能增強性能,就避免使用它!

 

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