C++内联函数与宏函数

总结
宏函数的使用不仅仅是为了炫技，而是一种高效的手段，同样C++提供的内联函数，也是非常有效的手段，这里来详细说明一下宏函数和内联函数的区别与相同点。

废话说到这里，开始直接上干货

宏函数

为什么要使用宏函数

因为很装X，emmmmm,开个小玩笑。

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，但使用起来像函数。

在预处理阶段，预处理器就将以替换的方式将宏函数的内容进行替换，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，从而提高了程序的效率。

但是使用宏函数有个致命的缺点就是可能出现边际效应，即宏函数，无脑的替换你的代码，导致替换的代码可能和周围的代码加载一起出现问题，比如。

#include
using namespace std;

#define A 1+2

int main()
{
    cout << A * 3 << endl;
    return 0;
}

> 7

一般我们希望的是（1+2）*3，最后的结果是9，但是define则是在预编译阶段，无脑的替换而已，如果只是简单的宏函数还好，如果你要定义复杂的宏函数，那么很可能出现边际效应。

带参数的宏函数

不带参的宏，一般都是定义常量，如果需要使用宏函数，基本都是带参的。不过这里是假参数，不是真正的参数，只是替换而已。

#define offsetof2(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)

这里以linux内核中的一段宏函数作为讲解。首先定义宏函数offsetof2(TYPE, MEMBER)。

里面有两个参数，分别是TYPE，和MEMBER。

后面（）中的内容则是函数体。（（TYPE*）0）->MEMER，这句话表示的是将0（地址），强转成TYPE*类型，然后这个类型（一般指结构体），这个结构体调用了MEMER这个成员。

然后 （size_t）&则是将结构体中的这个成员取地址，在转换成size_t类型（在32位系统中，是无符号int，在64位系统中是无符号long）

所以这里的意思就是将地址为0的结构体，得到他的成员地址，这样成员的地址到结构体指针之间的偏移量就计算出来了。

下面这段测试代码，你讲彻底了解他的意思

#include
using namespace std;

#define offsetof2(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)

struct user_info {
	int a;
	int b;
};

int main()
{
	cout << ((user_info*)0) << endl;
	cout << &(((user_info*)0)->b) << endl;
	cout << (size_t)&(((user_info*)0)->b) << endl;
	cout << offsetof2(user_info, b) << endl;;
	return 0;
}

输出结果

00000000
00000004
4
4

这样实现的效率很高，如果你要实现的函数体中代码很少，但是需要重复使用，那么使用宏函数，可以大大节省函数调用的时间。

不仅如此， 如果宏函数和函数名相同，那么优先使用宏定义。

其实也很好理解，因为宏函数是在预编译阶段起作用。

内联函数

这里我们在讲一下函数的调用过程。

函数调用在执行时，首先要在栈中为形参和局部变量分配存储空间，然后还要将实参的值复制给形参，还需要将函数的返回地址放入栈中，最后才跳转到函数内部执行。因此如果函数内部代码消耗时间很短的话，那么相关而言，函数调用时间就非常耗费时间。

另外，函数执行return语句返回时，需要从栈中回收形参和局部变量占用的空间，然后从栈中取出返回地址，在跳转到该地址继续执行，这个过程也是耗时的。

在C中，我们常用宏函数来解决这个问题，但是宏函数用不好容易出现边际效应，因此C++中常用inline（内联）函数来解决函数的调用开销问题。即：

inline int Max(int a, int b)
{
    if(a>b)
        return a;
    return b;
}

内联函数在编译器处理调用内联函数的语句时，不会将该语句编译成函数调用的指令，而是直接将整个函数体的代码插入调用语句处，就像整个函数体在调用处被重写了一遍一样。

因此内联函数也可以省去调用函数的额外开销，但是代码量会增加，因为它是将函数体调用处的地方重写了，增加了代码的冗余，有点用空间换时间的感觉。

特性

• 内联函数必须是和函数体声明在一起才有效。不建议将声明和定义分离，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址了，链接就会找不到。

内联函数和宏函数的异同点

相同点：

• 都可以节省函数调用的开销

不同点

• 内联函数在编译时执行，而宏函数在预处理时执行。
• 宏定义不检查函数参数，返回值，只是展开；内联函数会检查参数类型
• 内联函数是真正的函数，只是在需要的时候，内联函数像宏一样展开，所以取消了函数的参数压栈。

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