【C++】探索inline关键字：用法、限制与示例代码

前言

我们知道：对于C、C++，在编译时遇到函数调用时，编译器会生成一个函数调用的代码，这包括跳转到函数的地址和处理返回值；这个操作会有一定的开销；

inline 关键字 在 C++ 和 C 编程语言中用于指示编译器尝试将函数的代码直接插入到调用它的地方，而不是在程序中生成一个函数调用。这种方式可以减少函数调用的开销，可能提高程序的执行效率（取决于编译器的优化策略）。

inline 通常用于小型、频繁调用的函数；

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相关性质

用法

inline int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

在上面的示例中，add 函数被声明为 inline。这意味着编译器在编译过程中会尝试将 add 函数的代码插入到每一个调用 add 函数的地方，而不是生成一个函数调用。

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优点

• 性能提升：消除了函数调用的开销，比如压栈、跳转等，适用于小型的、频繁调用的函数。
• 减少函数调用开销：特别是在循环或递归中调用小函数时，内联可以显著减少开销。

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限制和注意事项

• 编译器的决定：即使标记了一个函数为 inline，编译器也不一定会将其内联。编译器有权根据优化策略决定是否真正内联一个函数。
• 函数体大小：inline 一般用于实现简单、短小的函数。复杂的函数如果被内联可能导致代码膨胀，从而影响性能。
• 代码膨胀：大量的内联函数可能导致代码膨胀，这反而可能降低性能，因为更大的代码可能会影响缓存性能。

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inline 函数的定义位置

inline 函数可以在头文件中定义，并在多个源文件中包含。这是因为 inline 函数的定义通常需要在编译时可见，以便编译器能够将其内联。

// header.h
inline int multiply(int a, int b) {
    return a * b;
}

// file1.cpp
#include "header.h"
// 使用 multiply 函数

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inline 和类成员函数

对于类成员函数，inline 也可以使用。这对于实现简单的访问函数或者操作函数特别有用。例如：

class MyClass {
public:
    inline void setValue(int v) { value = v; }
    inline int getValue() const { return value; }
private:
    int value;
};

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inline 和 constexpr

constexpr 函数在编译时计算值，并且它们隐式地是内联的。

constexpr 函数用于那些在编译时能够计算出值的函数，而 inline 主要是为了减少运行时的开销。

constexpr int square(int x) {
    return x * x;
}