C++内联函数

提高程序运行速度

内联函数是 C++为提高程序运行速度所做的一项改进。常规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++编译器如何将它们组合到程序中。

内联函数与常规函数之间的区别

要了解内联函数与常规函数之间的区别，必须深入到程序内部。

常规函数

编译过程的最终产品是可执行程序一一由一组机器语言指令组成。
运行程序时，操作系统将这些指令载入到计算机内存中，因此每条指令都有特定的内存地址。
计算机随后将逐步执行这些指令。有时(如有循环或分支语句时)将跳过一些指令，向前或向后跳到特定地址。常规函数调用也使程序跳到另一个地址(函数的地址)，并在函数结束时返回。

下面更详细地介绍这一过程的典型实现。

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(为此保的内存块)，跳到标记函数起点的内存单元，执行函数代码(也许还需将返回值放入到寄存器中)，然后跳回到地址被保存的指令处(这与阅读文章时停下来看脚注，并在阅读完脚注后返回到以前阅读的地方类似)。来回跳跃并记录跳跃位置意味着以前使用函数时，需要一定的开销。

内联函数

C++内联函数提供了另一种选择。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，程序无需跳到另一个位置处执行代码，再跳回来。因此，内联函数的运行速度比常规函数稍快，但代价是需要占用更多内存。如果程序在 10 个不同的地方调用同一个内联函数，则该程序将包含该函数代码的 10个副本。

应有选择地使用内联函数。如果执行函数代码的时间比处理函数调用机制的时间长，则节省的时间将只占整个过程的很小一部分。如果代码执行时间很短，则内联调用就可以节省非内联调用使用的大部分时间。另一方面，由于这个过程相当快，因此尽管节省了该过程的大部分时间，但节省的时间绝对值并不大

使用

要使用这项特性，必须采取下述措施之一:

• 在函数声明前加上关键字inline;
• 在函数定义前加上关键字inline。

通常的做法是省略原型，将整个定义(即函数头和所有函数代码)放在本应提供原型的地方。程序员请求将函数作为内联函数时，编译器并不一定会满足这种要求。它可能认为该函数过大或注意到函数调用了自己(内联函数不能递归)，因此不将其作为内联函数:而有些编译器没有启用或实现这种特性。

下面程序通过内联函数 square()(计算参数的平方演示了内联技术。
注意到整个函数定义都放在一行中，但并不一定非得这样做。然而，如果函数定义占用多行(假定没有使用冗长的标识符)，则将其作为内联函数就不太合适。

// inline.cpp -- using an inline function
#include 
// an inline function definition
inline double square(double x) return x * x;
int main(){
	using namespace std;
	double a，b;
	double c=13.0;
	a= square(5.0);
	b=square(4.5+ 7.5);// can pass expressions
	cout <<"a=n<;
	cout <<"c="<< c;
	cout <<"，c squared ="<< square(c++) << "\n";
	cout <<"Now c="<< c<<" \n";
	return 0;
}
下面是该程序的输出:
a=25，b=144
c= 13，c squared = 169
Now c = 14

内联函数传递表达式的值

输出表明，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，如 4.5 + 7.5，则函数将传递表达式的值(这里为 12)。这使得 C++的内联功能远远胜过 C 语言的宏定义。

内联函数充当原型

尽管程序没有提供独立的原型，但 C++原型特性仍在起作用。这是因为在函数首次使用前出现的整个函数定义充当了原型。这意味着可以给 square()传递 int 或 long 值，将值传递给函数前，程序自动将这个值强制转换为 double类型。

内联和宏

inline 工具是 C++新增的特性。C 语言使用预处理器语句#define 来提供宏一内联代码的原始实现。
例如，下面是一个计算平方的宏:

#define SOUARE(X) X*X

这并不是通过传递参数实现的，而是通过文本替换来实现的一-是“参数”的符号标记。

a=SOUARE(5.0); is replaced by a=5.0*5.0;
b=SQUARE(4.5+7.5);is replaced by b=4.5+7.5*4.5+7.5;
d =SQUARE(c++);is replaced by d = c++*c++;

上述示例只有第一个能正常工作。可以通过使用括号来进行改进:#define SQUARE(X) ((X)*(X))
但仍然存在这样的问题，即宏不能按值传递。即使使用新的定义，SOUARE(C++)仍将递增两次，
但是程序中的内联函数 square()计算c的结果，传递它，以计算其平方值，然后将c递增一次。

这里的目的不是演示如何编写C 宏，而是要指出，如果使用 C语言的宏执行了类似函数的功能，应考虑将它们转换为 C++内联函数。

参考

《C++ Primer Plus》