知识贴：C++内联函数的相关概念

C++ 内联函数的概念

介绍内联函数之前，需要说明一下 C ++ 在执行普通函数时的一个过程，在调用普通函数时，执行到函数调用指令时，程序将在函数调用后立即存储该指令的内存地址，并将函数参数复制到堆栈，跳转到标记函数起点的内存单元，执行函数代码，然后调回到地址被保存的指令处，下图是关于 C ++ 普通函数调用的一个示意图：

有了普通函数的存在了，为什么还需要内联函数呢？这是因为内联函数是 C++ 为了提高程序运行速度所做的一项改进，普通函数和内联函数之间的主要区别不在于编写方式，而在于 C++ 编译器如何将他们组合到程序中去，那究竟什么是内联函数呢，内联函数的编译代码与其他程序代码“内联”起来了。也就是说，编译器将使用相应的函数代码替换函数调用。对于内联代码来说，程序无需跳转到另一个位置处执行代码，因此，可以说，内联函数的运行速度比常规函数要快的多。下面是内联函数运行的示意图：

...
int main(void)
{
    ...
    {
        n = 2;
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            cout << "hubbal";
        cout << "\n";
        }
    }
    ...
    {
        n = 2;
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            cout << "hubbal";
        cout << "\n";
        }
    }   
    ...
    {
        n = 2;
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            cout << "hubbal";
        cout << "\n";
        }
    }
    ...
}

内联函数的写法

上述展示了内联函数是如何运行的，那么内联函数该怎么书写呢？下面有两种方式可供选择：

• 在函数声明前加上关键字 inline；

• 在函数定义前加上关键字 inline；

通常使用的一种方法是省略原型，将整个定义(即函数头和所有函数代码)放在本应该提供原型的地方。
下面展示了一个平方根计算函数的内联技术：

#include 

inline double square(double x) { return x*x; }

int main(void)
{
    using namespace std;
    double a,b;
    double c = 13.0;

    a = square(5.0);
    b = square(4.5 + 7.5);
    cout << "a = " << a << ",b = " << b << "\n";
    cout << "c= " << c;
    cout << ", c squares =" << square(c++) << "\n";
    cout << "Now c =" << c << "\n"; 
    return 0;
}

输出结果如下所示：

a = 25, b = 144
c = 13, c squared = 169;
Now c = 14

通过输出表明，可以知道内联函数和常规函数一样，也是按值来传递参数的。如果参数为表达式，那么函数将传递表达式的值，这一点使内联函数的功能远远超过 C 语言宏定义。

内联与宏

上述所将的内联 inline 是 C++ 新增的特性。而对于 C 语言是使用预处理器语句 #define 来提供宏，这也是内联代码的原始实现，下面展示的是 C 语言宏定义的实现方式：

#define  SQUARE(X)    X*X

对于宏定义来讲，这并不是通过传递参数而实现的，而是通过文本替换来实现的：

a = SQUARE(5.0);       /* 被替换成 a = 5.0 * 5.0; */
b = SQUARE(4.5 + 7.5); /* 被替换成 b = 4.5 + 7.5 * 4.5 + 7.5; */
d = SQUARE(c++);       /* 被替换成 d = c++ * c++; */

我们可以知道，上述代码来讲，实际只有第一个可以正常工作，其他两个都不能正确得出结果，如果要得出正确的运行结果，那么需要进行如下所示的更改：

#define  SQUARE(X) ((X)*(X))

这样子进行书写，可以使得第二条语句运算正确，但是对于第三条语句函数会出现问题，第三条语句仍然让 C 递增了两次。
最后，给出一个宏定义和内联函数的例子：

#include 
#include 

#define  SQUARE(X) ((X)*(X))

inline double square(double x) { return x*x; }


int main(void)
{
    using namespace std;
    double result,result1;
    double a = 2.0;
    double c = 3.0;

    result = square(a++);
    cout << "result is:" << result << endl;

    result1 = SQUARE(c++);
    cout << "result1 is:" << result1 << endl;
}

输出结果如下所示：
c result = 4; result = 12;

总结

上述便是针对于 C++ 引入的新特性内联函数的相关内容，最后，需要注意的一点是程序员请求将函数做为内联函数时，编译器并不一定能够满足这种要求。它可能会认为函数过大或者注意到函数调用了自己，因为内联函数不能进行递归，因此没有将其作为内联函数。另外，还需要注意的一点就是，应该有选择的使用内联函数，如果函数执行代码的时间比处理函数调用机制的时间长，则对于使用内联函数所节省的时间只占整个过程很小的一部分，那么就没有必要使用内联函数。