知識貼：C++內(nèi)聯(lián)函數(shù)的相關概念

C++ 內(nèi)聯(lián)函數(shù)的概念

介紹內(nèi)聯(lián)函數(shù)之前，需要說明一下 C ++ 在執(zhí)行普通函數(shù)時的一個過程，在調(diào)用普通函數(shù)時，執(zhí)行到函數(shù)調(diào)用指令時，程序?qū)⒃诤瘮?shù)調(diào)用后立即存儲該指令的內(nèi)存地址，并將函數(shù)參數(shù)復制到堆棧，跳轉(zhuǎn)到標記函數(shù)起點的內(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，下圖是關于 C ++ 普通函數(shù)調(diào)用的一個示意圖：

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？這是因為內(nèi)聯(lián)函數(shù)是 C++ 為了提高程序運行速度所做的一項改進，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)”起來了。也就是說，編譯器將使用相應的函數(shù)代碼替換函數(shù)調(diào)用。對于內(nèi)聯(lián)代碼來說，程序無需跳轉(zhuǎn)到另一個位置處執(zhí)行代碼，因此，可以說，內(nèi)聯(lián)函數(shù)的運行速度比常規(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)聲明前加上關鍵字 inline；

• 在函數(shù)定義前加上關鍵字 inline；

通常使用的一種方法是省略原型，將整個定義(即函數(shù)頭和所有函數(shù)代碼)放在本應該提供原型的地方。
下面展示了一個平方根計算函數(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，也是按值來傳遞參數(shù)的。如果參數(shù)為表達式，那么函數(shù)將傳遞表達式的值，這一點使內(nèi)聯(lián)函數(shù)的功能遠遠超過 C 語言宏定義。

內(nèi)聯(lián)與宏

上述所將的內(nèi)聯(lián) inline 是 C++ 新增的特性。而對于 C 語言是使用預處理器語句 #define 來提供宏，這也是內(nèi)聯(lián)代碼的原始實現(xiàn)，下面展示的是 C 語言宏定義的實現(xiàn)方式：

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

對于宏定義來講，這并不是通過傳遞參數(shù)而實現(xiàn)的，而是通過文本替換來實現(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，上述代碼來講，實際只有第一個可以正常工作，其他兩個都不能正確得出結(jié)果，如果要得出正確的運行結(jié)果，那么需要進行如下所示的更改：

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

這樣子進行書寫，可以使得第二條語句運算正確，但是對于第三條語句函數(shù)會出現(xiàn)問題，第三條語句仍然讓 C 遞增了兩次。
最后，給出一個宏定義和內(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)

上述便是針對于 C++ 引入的新特性內(nèi)聯(lián)函數(shù)的相關內(nèi)容，最后，需要注意的一點是程序員請求將函數(shù)做為內(nèi)聯(lián)函數(shù)時，編譯器并不一定能夠滿足這種要求。它可能會認為函數(shù)過大或者注意到函數(shù)調(diào)用了自己，因為內(nèi)聯(lián)函數(shù)不能進行遞歸，因此沒有將其作為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。另外，還需要注意的一點就是，應該有選擇的使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)，如果函數(shù)執(zhí)行代碼的時間比處理函數(shù)調(diào)用機制的時間長，則對于使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)所節(jié)省的時間只占整個過程很小的一部分，那么就沒有必要使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)。