内联函数详解

内联函数详解（搞清内联的本质及其用法）

一、为什么要使用内联函数

在函数定义前加上关键字inline

inline void print（char *s）
{
   printf("%s",s);
}

二、为什么要使用内联函数

最初目的：代替部分#define宏定义
使用内联函数替代普通函数的目的：提高程序的运行效率

1.为什么要代替部分宏定义
a.宏是预处理指令，在预处理的时候把所有的宏名用宏体来替换；
内联函数是函数，在编译阶段把所有调用内联函数的地方把内联函数插入
b.宏没有类型检查，无论是对还是错都是直接替换；而内联函数在编译时进行安全检查
c.宏的编写有很多限制，只能写一行，不能使用return控制流程
d.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

2.普通函数频繁调用的过程消耗栈空间
函数调用是有时间和空间开销的。程序在执行一个函数之前需要做一些准备工作，要将实参、
局部变量、返回地址以及若干寄存器都压入栈中，然后才能执行函数体中的代码；函数体中的
代码执行完毕后还要清理现场，将之前压入栈中的数据都出栈，才能接着执行函数调用位置以后的代码。

为了消除函数调用的时空开销，C++提供一种提高效率的方法，即在编译时将函数调用处用函数体替换，
类似于C语言的宏展开。这种在函数调用处直接嵌入函数体的函数即为内联函数。缺点是增加了代码的重复量。

三、内联函数和编译过程的相爱相杀

1.函数前面加上inline一定会有效果嘛？
不会，使用内联inline关键字修饰函数只是一种提示，编译器不一定会认

2.如果不加inline就不是内联函数了嘛？
存在隐士内联，不用inline关键字，C++在类内定义的所有函数都自动称为内联函数

3.内联函数一定会展开嘛？
不一定，同一

4.在什么情况下内联函数会展开？
首先需要满足有inline修饰或者是类中的定义的函数，然后再由编译器决定
内联函数管不管用由编译器说了算**********

如何要求编译器展开内联函数？
1.编译器开优化：
gcc-O2 test.c -o test 只有在编译器开启优化选项的时候，才会有inline行为的存在。
g++ -O0 不会作任何的内联处理
g++ -O2 编译器会通过启发式算法决定是否值得对一个函数进行内联，同时要保证不会对生成文件的大小产生较大的影响
g++ -O3 不再考虑生成文件的大小

2.使用attribute属性：
static inline attribute((always_inline)) int add_i(int a,int b);

3.使用auto_inline:
#pragma auto_inline(on/off),当使用#pragma auto_inline(off)指令时，会关闭对函数的inline处理，
这时即使在函数前面加了inline指令，也不会对函数进行内联处理

上述三个操作仅仅对编译器提出内联的建议，最终是否进行内联由编译器自己决定，大多数编译器会拒绝比较
复杂的内联函数（包含循环或者递归的），而且类的构造函数、析构函数和虚函数往往不是内联函数的最佳选择

四、内联函数怎么用，在哪儿用？

1.内联函数是定义在头文件还是源文件?
定义在头文件
a.隐式内联
c++在类内定义的所有函数都自动称为内联函数，类的成员函数的定义直接写在类的声明中，不需要inline关键字
例如：

#include 
 
class Trace{
public:
	Trace()
	{
		noisy = 0;
	}
	void print(char *s)
	{
		if (noisy)
		{
			printf("%s", s);
		}
	}
	void on(){ noisy = 1; }
	void off(){ noisy = 0; }
private:
	int noisy;
};

b.显式内联：需要使用inline关键字

#include 
 
class Trace{
public:
	Trace()
	{
		noisy = 0;
	}
	void print(char *s); //类内没有显示声明
	void on(){ noisy = 1; }
	void off(){ noisy = 0; }
private:
	int noisy;
};
//类外显示定义
inline void Trace::print(char *s)
{
	if (noisy)
	{
		printf("%s", s);
	}
}

五、内联函数与重定义

1.什么是重定义？

C/C++语法中，如果变量、函数在同一个工程中被多次定义，链接期间会报类似“对 xxx 多重定义”的错误。
当内联函数的声明和定义分别在头文件和源文件中，并且在其他文件中被调用时，链接期间编译器会报
“对 xxx 未定义的引用”错误。内联函数如果会在多处被调用，则需要将函数的定义写在头文件中。

2.为什么inline关键字修饰的函数定义在头文件中（函数可能会被多次定义），编译器不会报“对XXX多重定义的错误”？

编译器对被inline修饰的函数做了特殊处理，inline起到了内联的作用

3.inline是一个弱符号？
弱符号：在C语言中，编译器默认函数和初始化了的全局变量为强符号，未初始化的全局变量为弱符号。
强符号之所以强，是因为其有确切的数据，变量有值，函数有函数体；
弱符号之所以弱，是因为还未被初始化，没有确切的数据

链接器会按照如下的规则处理被多次定义的强符号和弱符号：
a.不允许强符号被多次定义，也即不同的目标文件中不能有同名的强符号，如果有多个强符号，那么链接器会报符号重复定义错误
b.如果一个符号在某个目标文件中是强符号，在其它文件中是弱符号，那么选择强符号
c.如果一个符号在所有的目标文件中都是弱符号，那么选择其中占用空间最大的一个

六、内联的使用建议

使用：
1.对程序执行性能有要求时，适当使用内联函数
2.宏定义一个函数时，使用内联函数
3.写一些功能专一且性能关键的函数，函数体不大，包含了很少的执行语句。通过inline声明，编译器不需要
跳转到内存其它地址去执行函数调用，也不需要保留函数调用时的现场数据
4.在类内部定义的函数会默认声明为inline函数，这有利于类实现细节的隐藏（但也需要斟酌如果不需要隐藏的时候，其实大部分是不推荐默认inline的）

不使用：
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或者开关语句，那么执行函数体内代码的时间要比函数调用的开销大。

七、内联与static

多数函数会把static与inline放在一起使用，但是谨慎使用static，使用inline即可