知識(shí)貼：C++內(nèi)聯(lián)函數(shù)的相關(guān)概念

C++ 內(nèi)聯(lián)函數(shù)的概念

介紹內(nèi)聯(lián)函數(shù)之前，需要說(shuō)明一下 C ++ 在執(zhí)行普通函數(shù)時(shí)的一個(gè)過(guò)程，在調(diào)用普通函數(shù)時(shí)，執(zhí)行到函數(shù)調(diào)用指令時(shí)，程序?qū)⒃诤瘮?shù)調(diào)用后立即存儲(chǔ)該指令的內(nèi)存地址，并將函數(shù)參數(shù)復(fù)制到堆棧，跳轉(zhuǎn)到標(biāo)記函數(shù)起點(diǎn)的內(nèi)存單元，執(zhí)行函數(shù)代碼，然后調(diào)回到地址被保存的指令處，下圖是關(guān)于 C ++ 普通函數(shù)調(diào)用的一個(gè)示意圖：

有了普通函數(shù)的存在了，為什么還需要內(nèi)聯(lián)函數(shù)呢？這是因?yàn)?/span>內(nèi)聯(lián)函數(shù)是 C++ 為了提高程序運(yùn)行速度所做的一項(xiàng)改進(jìn)，普通函數(shù)和內(nèi)聯(lián)函數(shù)之間的主要區(qū)別不在于編寫方式，而在于 C++ 編譯器如何將他們組合到程序中去，那究竟什么是內(nèi)聯(lián)函數(shù)呢，內(nèi)聯(lián)函數(shù)的編譯代碼與其他程序代碼“內(nèi)聯(lián)”起來(lái)了。也就是說(shuō)，編譯器將使用相應(yīng)的函數(shù)代碼替換函數(shù)調(diào)用。對(duì)于內(nèi)聯(lián)代碼來(lái)說(shuō)，程序無(wú)需跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)位置處執(zhí)行代碼，因此，可以說(shuō)，內(nèi)聯(lián)函數(shù)的運(yùn)行速度比常規(guī)函數(shù)要快的多。下面是內(nèi)聯(lián)函數(shù)運(yùn)行的示意圖：

...
int?main(void)
{
????...
????{
????????n?=?2;
????????for?(int?i?=?0;?i?????????{
????????????cout?<"hubbal";
????????cout?<"\n";
????????}
????}
????...
????{
????????n?=?2;
????????for?(int?i?=?0;?i?????????{
????????????cout?<"hubbal";
????????cout?<"\n";
????????}
????}???
????...
????{
????????n?=?2;
????????for?(int?i?=?0;?i?????????{
????????????cout?<"hubbal";
????????cout?<"\n";
????????}
????}
????...
}

內(nèi)聯(lián)函數(shù)的寫法

上述展示了內(nèi)聯(lián)函數(shù)是如何運(yùn)行的，那么內(nèi)聯(lián)函數(shù)該怎么書寫呢？下面有兩種方式可供選擇：

• 在函數(shù)聲明前加上關(guān)鍵字 inline；

• 在函數(shù)定義前加上關(guān)鍵字 inline；

通常使用的一種方法是省略原型，將整個(gè)定義(即函數(shù)頭和所有函數(shù)代碼)放在本應(yīng)該提供原型的地方。
下面展示了一個(gè)平方根計(jì)算函數(shù)的內(nèi)聯(lián)技術(shù)：

#include?

inline?double?square(double?x)?{?return?x*x;?}

int?main(void)
{
????using?namespace?std;
????double?a,b;
????double?c?=?13.0;

????a?=?square(5.0);
????b?=?square(4.5?+?7.5);
????cout?<"a?=?"?<",b?=?"?<"\n";
????cout?<"c=?"?<????cout?<",?c?squares?="?<"\n";
????cout?<"Now?c?="?<"\n";?
????return?0;
}

輸出結(jié)果如下所示：

a?=?25,?b?=?144
c?=?13,?c?squared?=?169;
Now?c?=?14

通過(guò)輸出表明，可以知道內(nèi)聯(lián)函數(shù)和常規(guī)函數(shù)一樣，也是按值來(lái)傳遞參數(shù)的。如果參數(shù)為表達(dá)式，那么函數(shù)將傳遞表達(dá)式的值，這一點(diǎn)使內(nèi)聯(lián)函數(shù)的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò) C 語(yǔ)言宏定義。

內(nèi)聯(lián)與宏

上述所將的內(nèi)聯(lián) inline 是 C++ 新增的特性。而對(duì)于 C 語(yǔ)言是使用預(yù)處理器語(yǔ)句 #define 來(lái)提供宏，這也是內(nèi)聯(lián)代碼的原始實(shí)現(xiàn)，下面展示的是 C 語(yǔ)言宏定義的實(shí)現(xiàn)方式：

#define??SQUARE(X)????X*X

對(duì)于宏定義來(lái)講，這并不是通過(guò)傳遞參數(shù)而實(shí)現(xiàn)的，而是通過(guò)文本替換來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

a?=?SQUARE(5.0);???????/*?被替換成?a?=?5.0?*?5.0;?*/
b?=?SQUARE(4.5?+?7.5);?/*?被替換成?b?=?4.5?+?7.5?*?4.5?+?7.5;?*/
d?=?SQUARE(c++);???????/*?被替換成?d?=?c++?*?c++;?*/

我們可以知道，上述代碼來(lái)講，實(shí)際只有第一個(gè)可以正常工作，其他兩個(gè)都不能正確得出結(jié)果，如果要得出正確的運(yùn)行結(jié)果，那么需要進(jìn)行如下所示的更改：

#define??SQUARE(X)?((X)*(X))

這樣子進(jìn)行書寫，可以使得第二條語(yǔ)句運(yùn)算正確，但是對(duì)于第三條語(yǔ)句函數(shù)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，第三條語(yǔ)句仍然讓 C 遞增了兩次。
最后，給出一個(gè)宏定義和內(nèi)聯(lián)函數(shù)的例子：

#include?
#include?

#define??SQUARE(X)?((X)*(X))

inline?double?square(double?x)?{?return?x*x;?}


int?main(void)
{
????using?namespace?std;
????double?result,result1;
????double?a?=?2.0;
????double?c?=?3.0;

????result?=?square(a++);
????cout?<"result?is:"?<endl;

????result1?=?SQUARE(c++);
????cout?<"result1?is:"?<endl;
}

輸出結(jié)果如下所示：
c result = 4; result = 12;

總結(jié)

上述便是針對(duì)于 C++ 引入的新特性內(nèi)聯(lián)函數(shù)的相關(guān)內(nèi)容，最后，需要注意的一點(diǎn)是程序員請(qǐng)求將函數(shù)做為內(nèi)聯(lián)函數(shù)時(shí)，編譯器并不一定能夠滿足這種要求。它可能會(huì)認(rèn)為函數(shù)過(guò)大或者注意到函數(shù)調(diào)用了自己，因?yàn)閮?nèi)聯(lián)函數(shù)不能進(jìn)行遞歸，因此沒(méi)有將其作為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。另外，還需要注意的一點(diǎn)就是，應(yīng)該有選擇的使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)，如果函數(shù)執(zhí)行代碼的時(shí)間比處理函數(shù)調(diào)用機(jī)制的時(shí)間長(zhǎng)，則對(duì)于使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)所節(jié)省的時(shí)間只占整個(gè)過(guò)程很小的一部分，那么就沒(méi)有必要使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)。