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C/C++培训
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C++ inline内联函数知识点

  • 发布:C++培训
  • 来源:资料库
  • 时间:2017-06-26 15:09

函数是一个可以重复使用的代码块,CPU 会一条一条地挨着执行其中的代码。CPU 在执行主调函数代码时如果遇到了被调函数,主调函数就会暂停,CPU 转而执行被调函数的代码;被调函数执行完毕后再返回到主调函数,主调函数根据刚才的状态继续往下执行。

一个 C/C++ 程序的执行过程可以认为是多个函数之间的相互调用过程,它们形成了一个或简单或复杂的调用链条,这个链条的起点是 main(),终点也是 main()。当 main() 调用完了所有的函数,它会返回一个值(例如return 0;)来结束自己的生命,从而结束整个程序。

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。

如果函数体代码比较多,需要较长的执行时间,那么函数调用机制占用的时间可以忽略;如果函数只有一两条语句,那么大部分的时间都会花费在函数调用机制上,这种时间开销就就不容忽视。

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语言中的宏展开。这种在函数调用处直接嵌入函数体的函数称为内联函数(Inline Function),又称内嵌函数或者内置函数。

指定内联函数的方法很简单,只需要在函数定义处增加 inline 关键字。请看下面的例子:

  • #include<iostream>

  • usingnamespacestd;


  • //内联函数,交换两个数的值

  • inlinevoidswap(int*a,int*b){

  •    inttemp;

  •     temp=*a;

  •    *a=*b;

  •    *b=temp;

  • }


  • intmain(){

  • intm,n;

  • cin>>m>>n;

  • cout<<m<<", "<<n<<endl;

  • swap(&m,&n);

  • cout<<m<<", "<<n<<endl;


  • return0;

  • }

  • 运行结果:
    45 99↙
    45, 99
    99, 45

    注意,要在函数定义处添加 inline 关键字,在函数声明处添加 inline 关键字虽然没有错,但这种做法是无效的,编译器会忽略函数声明处的 inline 关键字。

    当编译器遇到函数调用swap(&m, &n)时,会用 swap() 函数的代码替换swap(&m, &n),同时用实参代替形参。这样,程序第 10 行就被置换成:

  • inttemp;

  • temp=*(&m);

  • *(&m)=*(&n);

  • *(&n)=temp;

  • 编译器可能会将 *(&m)、*(&n) 分别优化为 m、n。

    当函数比较复杂时,函数调用的时空开销可以忽略,大部分的 CPU 时间都会花费在执行函数体代码上,所以我们一般是将非常短小的函数声明为内联函数。

    由于内联函数比较短小,我们通常的做法是省略函数原型,将整个函数定义(包括函数头和函数体)放在本应该提供函数原型的地方。下面的例子是一个反面教材,这样的写法是不被推荐的:

  • #include<iostream>

  • usingnamespacestd;


  • //声明内联函数

  • voidswap1(int*a,int*b); //也可以添加inline,但编译器会忽略


  • intmain(){

  • intm,n;

  • cin>>m>>n;

  • cout<<m<<", "<<n<<endl;

  • swap1(&m,&n);

  • cout<<m<<", "<<n<<endl;


  • return0;

  • }


  • //定义内联函数

  • inlinevoidswap1(int*a,int*b){

  • inttemp;

  • temp=*a;

  • *a=*b;

  • *b=temp;

  • }


  • 使用内联函数的缺点也是非常明显的,编译后的程序会存在多份相同的函数拷贝,如果被声明为内联函数的函数体非常大,那么编译后的程序体积也将会变得很大,所以再次强调,一般只将那些短小的、频繁调用的函数声明为内联函数。

    最后需要说明的是,对函数作 inline 声明只是程序员对编译器提出的一个建议,而不是强制性的,并非一经指定为 inline 编译器就必须这样做。编译器有自己的判断能力,它会根据具体情况决定是否这样做。

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