inline内联函数(声明前加inline还是定义前加inline)
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(⼀)inline函数(摘⾃C++ Primer的第三版)
在函数声明或定义中函数返回类型前加上关键字inline即把min()指定为内联。
inline int min(int first, int secend) {/****/};
inline 函数对编译器⽽⾔必须是可见的,以便它能够在调⽤点内展开该函数。与⾮inline函数不同的是,inline函数必须在调⽤该函数的每个⽂本⽂件中定义。当然,对于同⼀程序的不
同⽂件,如果inline函数出现的话,其定义必须相同。对于由两个⽂件compute.C和draw.C构成的程序来说,程序员不能定义这样的min()函数,它在compute.C中指⼀件事情,⽽在
draw.C中指另外⼀件事情。如果两个定义不相同,程序将会有未定义的⾏为:
为保证不会发⽣这样的事情,建议把inline函数的定义放到头⽂件中。在每个调⽤该inline函数的⽂件中包
含该头⽂件。这种⽅法保证对每个inline函数只有⼀个定义,且程序员⽆需复
制代码,并且不可能在程序的⽣命期中引起⽆意的不匹配的事情。
(⼆)内联函数的编程风格(摘⾃⾼质量C++/C 编程指南)
关键字inline 必须与函数定义体放在⼀起才能使函数成为内联,仅将inline 放在函数声明前⾯不起任何作⽤。
如下风格的函数Foo 不能成为内联函数:
inline void Foo(int x, int y); // inline 仅与函数声明放在⼀起
void Foo(int x, int y){}
⽽如下风格的函数Foo 则成为内联函数:析构函数的定义
void Foo(int x, int y);
inline void Foo(int x, int y) // inline 与函数定义体放在⼀起{}
所以说,inline 是⼀种“⽤于实现的关键字”,⽽不是⼀种“⽤于声明的关键字”。⼀般地,⽤户可以阅读函数的声明,但是看不到函数的定义。尽管在⼤多数教科书中内联函数的声明、定义
体前⾯都加了inline 关键字,但我认为inline 不应该出现在函数的声明中。这个细节虽然不会影响函数的功能,但是体现了⾼质量C++/C 程序设计风格的⼀个基本原则:声明与定义不可混
为⼀谈,⽤户没有必要、也不应该知道函数是否需要内联。
定义在类声明之中的成员函数将⾃动地成为内联函数
例如
class A
{
public:void Foo(int x, int y) { } // ⾃动地成为内联函数
}
将成员函数的定义体放在类声明之中虽然能带来书写上的⽅便,但不是⼀种良好的编程风格,上例应该
改成:
// 头⽂件
class A
{
public:
void Foo(int x, int y);
}
// 定义⽂件
inline void A::Foo(int x, int y){}
慎⽤内联
内联能提⾼函数的执⾏效率,为什么不把所有的函数都定义成内联函数?如果所有的函数都是内联函数,
还⽤得着“内联”这个关键字吗?内联是以代码膨胀(复制)为代价,仅仅省去了函数调⽤的开销,从⽽提⾼函数的执⾏效率。如果执⾏函数体内代码的时间,相⽐于函数调⽤的开销较⼤,那么效率的收获会很少。另⼀⽅⾯,每⼀处内联函数的调⽤都要复制代码,将使程序的总代码量增⼤,消耗更多的内存空间。
以下情况不宜使⽤内联:
(1)如果函数体内的代码⽐较长,使⽤内联将导致内存消耗代价较⾼。
(2)如果函数体内出现循环,那么执⾏函数体内代码的时间要⽐函数调⽤的开销⼤。类的构造函数和析构函数容易让⼈误解成使⽤内联更有效。要当⼼构造函数和析构函数可能会隐藏⼀些⾏为,如“偷偷地”执⾏了基类或成员对象的构造函数和析构函数。所以不要随便地将构造函数和析构函数的定义体放在类声明中。⼀个好的编译器将会根据函数的定义体,⾃动地取消不值得的内联(这进⼀步说明了 inline 不应该出现在函数的声明中)。
注意点:
内联函数既能够去除函数调⽤所带来的效率负担⼜能够保留⼀般函数的优点。然⽽,内联函数并不是万能药,在⼀些情况下,它甚⾄能够降低程序的性能。因此在使⽤的时候应该慎重。
1.我们先来看看内联函数给我们带来的好处:从⼀个⽤户的⾓度来看,内联函数看起来和普通函数⼀样,它可以有参数和返回值,也可以有⾃⼰的作⽤域,然⽽它却不会引⼊⼀般函数调⽤所带来的负担。另外,它可以⽐宏更安全更容易调试。
当然有⼀点应该意识到,inline specifier仅仅是对编译器的建议,编译器有权利忽略这个建议。那么编译器是如何决定函数内联与否呢?⼀般情况下关键性因素包括函数体的⼤⼩,是否有局部对象被声明,函数的复杂性等等。
2.那么如果⼀个函数被声明为inline但是却没有被内联将会发⽣什么呢?理论上,当编译器拒绝内联⼀个函数的时候,那个函数会像普通函数⼀样被对待,但是还会出现⼀些其他的问题。例如下⾯这段代码:
// filename Time.h
#include<ctime>
#include<iostream>
using namespace std;
class Time
{
public:
inline void Show()
{
for (int i = 0; i<10; i++)
cout<<time(0)<<endl;
}
};
因为成员函数Time::Show()包括⼀个局部变量和⼀个for循环,所以编译器⼀般拒绝inline,并且把它当作⼀个普通的成员函数。但是这个包含类声明的头⽂件会被单独的#include进各个独⽴的编译单元中:
// filename f1.cpp
#include "Time.h"
void f1()
{
Time t1;
t1.Show();
}
// filename f2.cpp
#include "Time.h"
void f2()
{
Time t2;
t2.Show();
}
结果编译器为这个程序⽣成了两个相同成员函数的拷贝:
void f1();
void f2();
int main()
{
f1();
f2();
return 0;
}
当程序被链接的时候,linker将会⾯对两个相同的Time::Show()拷贝,于是函数重定义的连接错误发⽣。
但是⽼⼀些的C++实现对付这种情况的办法是通过把⼀个un-inlined函数当作static来处理。因此每⼀份函数拷贝仅仅在⾃⼰的编译单元中可见,这样链接错误就解决了,但是在程序中却会留下多份函数拷贝。在这种情况下,程序的性能不但没有提升,反⽽增加了编译和链接时间以及最终可执⾏体的⼤⼩。但是幸运的是,新的C++标准中关于un-inlined函数的说法已经改变。⼀个符合标准C++实现应该只⽣成⼀份函数拷贝。然⽽,要想所有的编译器都⽀持这⼀点可能还需要很长时间。
另外关于内联函数还有两个更令⼈头疼的问题。第⼀个问题是该如何进⾏维护。⼀个函数开始的时候可能以内联的形式出现,但是随着系统的扩展,函数体可能要求添加额外的功能,结果内联函数就变得不太可能,因此需要把inline specifier去除以及把函数体放到⼀个单独的源⽂件中。另⼀个问题是当内联函数被应⽤在代码库的时候产⽣。当内联函数改变的时候,⽤户必须重新编译他们的代码以反映这种改变。然⽽对于⼀个⾮内联函数,⽤户仅仅需要重新链接就可以了。
这⾥想要说的是,内联函数并不是⼀个增强性能的灵丹妙药。只有当函数⾮常短⼩的时候它才能得到我们想要的效果,但是如果函数并不是很短⽽且在很多地⽅都被调⽤的话,那么将会使得可执⾏体的体积增⼤。最令⼈烦恼的还是当编译器拒绝内联的时候。在⽼的实现中,结果很不尽⼈意,虽然在新的实现中有很⼤的改善,但是仍然还是不那么完善的。⼀些编译器能够⾜够的聪明来指出哪些函数可以内联哪些不能,但是,⼤多数编译器就不那么聪明了,因此这就需要我们的经验来判断。如果内联函数不能增强⾏能,就避免使⽤它!
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