概述
在c中我们经常把一些短并且执行频繁的计算写成宏,而不是函数,这样做的理由是为了执行效率,宏可以避免函数调用的开销,这些都由预处理来完成。
我们了解一下普通函数调用的开销
1 传递参数时需要压栈(顺序由调用惯例影响)
2 函数执行
3 函数内部变量分配内存
4 执行指令
5 清理栈
6 返回结果
C++ 出现之后,使用宏函数会出现两个问题
- 第一个在 C 中也会出现,宏看起来像一个函数调用,本质上不是函数,所以没有函数调用特性(类型安全检查) (宏函数没有作用域)
- 第二个问题是 C++ 特有的,预处理器不允许访问类的成员,也就是说预处理器宏不能用作类类的成员函数。
为了保持预处理宏的效率又增加安全性,而且还能像一般成员函数那样可以在类里访问,C++ 引入了内联函数(inline function).
内联函数的特点
内联函数继承宏了函数的效率,没有函数调用时开销,然后又可以像普通函数那样,可以进行参数,返回值类型的安全检查,又可以作为成员函数。
- 内联函数本质上就是一个普通函数,具有函数特性
- 内联函数就是普通函数,在编译阶段处理,编译器可以给函数添加隐藏参数this指针
内联函数语法inline
内联函数占用空间,但相对于普通函数省去了函数调用时候的压栈,跳转,返回的开销。我们可以理解为内联函数是以空间换时间。
- inline 必须和函数定义在一起
- 类内部的成员函数编都是内联函数
- 内联函数具有内部链接属性
- 内联函数不一定会被内联编译(取决于编译器)
另外 const 修饰的变量也具有内部链接属性
内联函数具有内部链接属性,可以将内联函数定义在头文件中使用
示例:
inline int max(int x, int y)
{
return x > y ? x : y;
}
内联函数和编译器
内联仅仅只是给编译器一个建议,编译器不一定会接受这种建议,如果没有将函数声明为内联函数,那么编译器也可能将此函数做内联编译。一个好的编译器将会内联小的、简单的函数
对于任何类型的函数,编译器会将函数类型(包括函数名字,参数类型,返回值类型)放入到符号表中。同样,当编译器看到内联函数,并且对内联函数体进行分析没有发现错误时,也会将内联函数放入符号表。
当调用一个内联函数的时候,编译器首先确保传入参数类型是正确匹配的,或者如果类型不正完全匹配,但是可以将其转换为正确类型,并且返回值在目标表达式里匹配正确类型,或者可以转换为目标类型,内联函数就会直接替换函数调用,这就消除了函数调用的开销。假如内联函数是成员函数,对象this指针也会被放入合适位置。
类型检查和类型转换、包括在合适位置放入对象this指针这些都是预处理器不能完成的。如果一个函数是内联函数,只有当此内联函数被内联编译的时候,函数体才会替换到函数调用的地方。
使用内联的注意事项
- 内联函数中 不能存在任何形式的循环语句
- 内联函数中 不能存在过多的条件判断语句
- 内联函数中 函数体不能过于庞大
- 内联函数中 不能对函数进行取址操作
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