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  • C++ inline

    (一)inline函数(摘自C++ Primer的第三版)

          在函数声明或定义中函数返回类型前加上关键字inline即把min()指定为内联。

          inline int min(int first, int secend) {/****/};

            inline函数对编译器而言必须是可见的,以便它能够在调用点内展开该函数。与非inline函数不同的是,inline函数必须在调用该函数的每个文本文件中定义。当然,对于同一程序的不同文件,如果inline函数出现的话,其定义必须相同。对于由两个文件compute.C和draw.C构成的程序来说,程序员不能定义这样的min()函数,它在compute.C中指一件事情,而在draw.C中指另外一件事情。如果两个定义不相同,程序将会有未定义的行为.

            为保证不会发生这样的事情,建议把inline函数的定义放到头文件中。在每个调用该inline函数的文件中包含该头文件。这种方法保证对每个inline函数只有一个定义,且程序员无需复制代码,并且不可能在程序的生命期中引起无意的不匹配的事情。

    (二)内联函数的编程风格(摘自高质量C++/C 编程指南)

    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)
    {
    }

    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?
    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:
    (1)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。
    (2)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(这进一步说明
    了inline 不应该出现在函数的声明中)。

    C++ 语言支持函数内联,其目的是为了提高函数的执行效率(速度)。
    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。 

    对于C++ 而言,使用宏代码还有另一种缺点: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(包括名字、参数类型、返回值类型)。 
    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 
    (进行类型安全检查,或者进行自动类型转换,当然对所有的函数都一样)。 
    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(this)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。

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