21天学会C++：Day6----内联函数

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目录

 1. 知识引入

2. 知识点讲解

2.1 内联函数的使用

2.2 内联函数的特性 

2.2 内联函数的注意点

3. 面试题

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 1. 知识引入

在学C语言的宏时，我们了解了宏函数的概念与用法。我们也知道宏函数有一些易错点，稍不注意就可能出错！你若过不相信的话，就别看下面的代码自己写一个 a + b 的宏函数。

#define ADD(a, b) ((a) + (b))

int main()
{
	cout << ADD(10, 20) << endl;
	return 0;
}

不知道UU们写对了吗？为什么说宏函数容易写错呢？我们知道红的特性就是替换，这种特性会使我们遇到一些难以避免的错误，我们来看看这些常见的错误：

不加外面的括号替换之后由于运算符的优先级问题，导致结果出错！

#define ADD(a, b) (a) + (b)

int main()
{
	cout << ADD(10, 20) * 2 << endl; //使用宏函数
	cout << (10) + (20) * 2 << endl; //宏函数替换之后
	return 0;
}

 下面的代码同样也存由于运算符的优先级产生的问题：加法的优先级更高，导致结果出错。

#define ADD(a, b) (a + b)

int main()
{
	int a = 1, b = 2;
	cout << ADD(a | b, a & b) << endl; //使用宏函数
	cout << (a | b + a & b) << endl; //宏函数替换之后
	return 0;
}

那你可能会说了：那我每次都想正确的写法那样，多加几个括号不就能避免这种错误啦！很遗憾因为宏的替换特性，有些错误难以避免，观察如下代码：

我们尝试利用一个宏函数求解 b 的平方，但是我们用 ++b 来使用该函数，替换之后 ++b 会被执行两次，显然最终的结果并不是我们想要的。

#define Square(a) ((a) * (a))

int main()
{
	int b = 2;
	cout << Square(++b) << endl; //使用宏函数
	cout << ((++b) * (++b)) << endl; //宏函数替换之后
	return 0;
}

 但是呢宏还是有优点的，下面我们就来看看宏的优缺点：

优点：宏函数不需要建立函数栈帧，可以提高调用的效率。

缺点：不方便进行调试。(预处理阶段会进行宏的替换)

           代码可读性差，可维护性差，容易误用。

           没有类型安全的检查。(宏仅仅是替换嘛)。

C++ 是既想要宏的优点，又不想要宏的缺点。因此C++引入了内联函数。

以inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数调用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。

2. 知识点讲解

2.1 内联函数的使用

用法很简单，我们只要在一个函数返回值的前面加上 inline 关键字即可。像这样：

inline int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}


int main()
{
	cout << Add(2, 3) << endl;
	return 0;
}

2.2 内联函数的特性 

再来看看内联函数的概念吧：

以inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数调用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。

这里的在调用内联函数的地方展开，指的是：内联函数经过编译之后，会直接在调用处转化成汇编代码，而不是通过 call 指令，跳转到函数的实际地址处进行函数汇编代码的执行。 

在VS2019的debug模式下，默认是不会对程序进行优化的，我们看不到内联函数的展开，但是在release模式下又不支持调试，因此我们需要进行相关的设置才能看到内联函数的展开。

在项目---->属性中更改下面的设置即可 

我们通过调试下面的代码，然后查看汇编代码之后发现 Add 函数的调用并不是 call 函数地址而是直接在函数调用的地方展开，变成了汇编代码。

1. inline是一种以空间换时间的做法，如果编译器将函数当成内联函数处理，在编译阶段，会
用函数体替换函数调用，缺陷：可能会使目标文件变大，优势：少了调用开销，提高程序运
行效率。
2. inline对于编译器而言只是一个建议，不同编译器关于inline实现机制可能不同，一般建
议：将函数规模较小(即函数不是很长，具体没有准确的说法，取决于编译器内部实现)、不
是递归、且频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性

2.2 内联函数的注意点

通过上面的调试过程我们直到内联函数是直接在调用处展开的，因此内联函数并没有函数地址。也就是说，内联函数不会出现在符号表中，也就意味着内联函数不可使用函数定义与函数声明分开的写法。

 为什么会报错呢？UU们不妨结合编译，链接的相关知识想一想。 

Add函数是内联函数，在调用Add函数的地方，编译器会在调用的地方展开。但是在调用Add函数的源文件中，只有Add函数的声明。 编译器无法做到在调用的地方展开，于是编译器会尝试通过 call 指令去调用函数，但是内联函数不会在符号表中出现，就会找不到函数的地址。因此会出现链接错误。

因此我们得出一个重要的结论：内联函数的声明与定义不可分离。

那应该怎么解决这个问题呢？很简单，直接在头文件里面写内联函数的定义即可。

3. 面试题

 宏的优缺点？
优点：
1.增强代码的复用性。
2.提高性能。
缺点：
1.不方便调试宏。（因为预编译阶段进行了替换）
2.导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。
3.没有类型安全的检查 。
C++有哪些技术替代宏？
1. 常量定义 换用const enum
2. 短小函数定义 换用内联函数