CC++之宏、内联函数和普通函数的区别
内联函数的执⾏过程与带参数宏定义很相似,但参数的处理不同。带参数的宏定义并不对参数进⾏运算,⽽是直接替换;内联函数⾸先是函数,这就意味着函数的很多性质都适⽤于内联函数,即内联函数先把参数表达式进⾏运算求值,然后把表达式的值传递给形式参数。
内联函数与带参数宏定义的另⼀个区别是,内联函数的参数类型和返回值类型在声明中都有明确的指定;⽽带参数宏定义的参数没有类型的概念,只有在宏展开以后,才由编译器检查语法,这就存在很多的安全隐患。
使⽤内联函数时,应注意以下问题:
1)内联函数的定义性声明应该出现在对该函数的第⼀次调⽤之前。
2)内联函数⾸先是函数,函数的很多性质都适⽤于内联函数,如内联函数可以重载。
switch函数用法举例
3)在内联函数中不允许使⽤循环语句和switch结果,带有异常接⼝声明的函数也不能声明为内联函数。
先说宏和函数的区别:
1. 宏做的是简单的字符串替换(注意是字符串的替换,不是其他类型参数的替换),⽽函数的参数的传递,参数是有数据类型的,可以是各种各样的类型.
2. 宏的参数替换是不经计算⽽直接处理的,⽽函数调⽤是将实参的值传递给形参,既然说是值,⾃然是计算得来的.
3. 宏在编译之前进⾏,即先⽤宏体替换宏名,然后再编译的,⽽函数显然是编译之后,在执⾏时,才调⽤的.因此,宏占⽤的是编译的时间,⽽函数占⽤的是执⾏时的时间.
4. 宏的参数是不占内存空间的,因为只是做字符串的替换,⽽函数调⽤时的参数传递则是具体变量之间的信息传递,形参作为函数的局部变量,显然是占⽤内存的.
5. 函数的调⽤是需要付出⼀定的时空开销的,因为系统在调⽤函数时,要保留现场,然后转⼊被调⽤函数去执⾏,调⽤完,再返回主调函数,此时再恢复现场,这些操作,显然在宏中是没有的.
现在来看内联函数:
所谓"内联函数"就是将很简单的函数"内嵌"到调⽤他的程序代码中,只样做的⽬的是为了避免上⾯说到的第5点,⽬的旨在节约下原本函数调⽤时的时空开销.但必须注意的是:作为内联函数,函数体必须⼗分简单,不能含有循环、条件、选择等复杂的结构,否则就不能做为内联函数了。事实上,即便你没
有指定函数为内联函数,有的编译系统也会⾃动将很简单的函数作为内联函数处理;⽽对于复杂的函数,即便你指定他为内联函数,系统也不会理会的。
介绍内联函数之前,有必要介绍⼀下预处理宏。内联函数的功能和预处理宏的功能相似。相信⼤家都⽤过预处理宏,我们会经常定义⼀些宏,如
#define TABLE_COMP(x) ((x)>0?(x):0)
就定义了⼀个宏。
  为什么要使⽤宏呢?因为函数的调⽤必须要将程序执⾏的顺序转移到函数所存放在内存中的某个地址,将函数的程序内容执⾏完后,再返回到转去执⾏该函数前的地⽅。这种转移操作要求在转去执⾏前要保存现场并记忆执⾏的地址,转回后要恢复现场,并按原来保存地址继续执⾏。因此,函数调⽤要有⼀定的时间和空间⽅⾯的开销,于是将影响其效率。⽽宏只是在预处理的地⽅把代码展开,不需要额外的空间和时间⽅⾯的开销,所以调⽤⼀个宏⽐调⽤⼀个函数更有效率。
  但是宏也有很多的不尽⼈意的地⽅。
  1、.宏不能访问对象的私有成员。
  2、.宏的定义很容易产⽣⼆意性。
我们举个例⼦:
#define TABLE_MULTI(x) (x*x)
  我们⽤⼀个数字去调⽤它,TABLE_MULTI(10),这样看上去没有什么错误,结果返回100,是正确的,但是如果我们⽤
TABLE_MULTI(10+10)去调⽤的话,我们期望的结果是400,⽽宏的调⽤结果是(10+10*10+10),结果是120,这显然不是我们要得到的结果。避免这些错误的⽅法,⼀是给宏的参数都加上括号。
#define TABLE_MULTI(x) ((x)*(x))
  这样可以确保不会出错,但是,即使使⽤了这种定义,这个宏依然有可能出错,例如使⽤TABLE_MULTI(a++)调⽤它,他们本意是希望得到(a+1)*(a+1)的结果,⽽实际上呢?我们可以看看宏的展开结果: (a++)*(a++),如果a的值是4,我们得到的结果是5*6=30。⽽我们期望的结果是5*5=25,这⼜出现了问题。
事实上,在⼀些C的库函数中也有这些问题。例如: Toupper(*pChar++)就会对pChar执⾏两次++操作,因为Toupper实际上也是⼀个宏。
  我们可以看到宏有⼀些难以避免的问题,怎么解决呢?
  下⾯就是⽤我要介绍的内联函数来解决这些问题,我们可以使⽤内联函数来取代宏的定义。⽽且事实上我们可以⽤内联函数完全取代预处理宏。
  内联函数和宏的区别在于,宏是由预处理器对宏进⾏替代,⽽内联函数是通过编译器控制来实现的。⽽且内联函数是真正的函数,只是在需要⽤到的时候,内联函数像宏⼀样的展开,所以取消了函数的参数压栈,减少了调⽤的开销。你可以象调⽤函数⼀样来调⽤内联函数,⽽不必担⼼会产⽣于处理宏的⼀些问题。
  我们可以⽤Inline来定义内联函数,不过,任何在类的说明部分定义的函数都会被⾃动的认为是内联函数。
  下⾯我们来介绍⼀下内联函数的⽤法。
  内联函数必须是和函数体申明在⼀起,才有效。像这样的申明
Inline Tablefunction(int I)是没有效果的,编译器只是把函数作为普通的函
数申明,我们必须定义函数体。
Inline tablefunction(int I) {return I*I};
  这样我们才算定义了⼀个内联函数。我们可以把它作为⼀般的函数⼀样调⽤。但是执⾏速度确⽐⼀般函数的执⾏速度要快。
  我们也可以将定义在类的外部的函数定义为内联函数,⽐如:
Class TableClass{
 Private:
  Int I,j;
 Public:
  Int add() { return I+j;};
  Inline int dec() { return I-j;}
  Int GetNum();
}
inline int tableclass::GetNum(){
return I;
}
  上⾯申明的三个函数都是内联函数。在C++中,在类的内部定义了函数体的
函数,被默认为是内联函数。⽽不管你是否有inline关键字。
  内联函数在C++类中,应⽤最⼴的,应该是⽤来定义存取函数。我们定义的
类中⼀般会把数据成员定义成私有的或者保护的,这样,外界就不能直接读写我
们类成员的数据了。
对于私有或者保护成员的读写就必须使⽤成员接⼝函数来进⾏。如果我们把
这些读写成员函数定义成内联函数的话,将会获得⽐较好的效率。
Class sample{
 Private:
  Int nTest;
 Public:
  Int readtest(){ return nTest;}
 Void settest(int I) {nTest=I;}
}
  当然,内联函数也有⼀定的局限性。就是函数中的执⾏代码不能太多了,如
果,内联函数的函数体过⼤,⼀般的编译器会放弃内联⽅式,⽽采⽤普通的⽅式
调⽤函数。这样,内联函数就和普通函数执⾏效率⼀样了。
宏的使⽤
/*这⼀系列⽂章《C++ Tips》是公司Code Committee专家会推荐⼯程师看的,感觉很好,拿出来与⼤家共同提⾼。并不
是知道多少会使⼈与⼈产⽣差别,真正的差别在于你能做到多少。
很多程序员不知道C中的“宏”到底是什么意思?特别是当宏有参数的时候,经常把宏和函数混淆。我想在这⾥我还是
先讲讲“宏”,宏只是⼀种定义,他定义了⼀个语句块,当程序编译时,编译器⾸先要执⾏⼀个“替换”源程序的动作
,把宏引⽤的地⽅替换成宏定义的语句块,就像⽂本⽂件替换⼀样。这个动作术语叫“宏的展开”。使⽤宏是⽐较“危
险”的,因为你不知道宏展开后会是什么⼀个样⼦。例如下⾯这个宏:
#define MAX(a, b) a>b?a:b
当我们这样使⽤宏时,没有什么问题: MAX( num1, num2 ); 因为宏展开后变成 num1>num2?num1:num2;。但是,如
果是这样调⽤的,MAX( 17+32, 25+21); 呢,编译时出现错误,原因是,宏展开后变成:17+32>25+21?17+32:25+21,
Woh,这是什么啊?
所以,宏在使⽤时,参数⼀定要加上括号,上述的那个例⼦改成如下所⽰就能解决问题了。
#define MAX( (a), (b) ) (a)>(b)?(a)b)
即使是这样,也不这个宏也还是有Bug,因为如果我这样调⽤ MAX(i++,j++); ,经过这个宏以后,i和j都被累加了两次,这绝不是我们想要的。所以,在宏的使⽤上还是要谨慎考虑,因为宏展开是的结果是很难让⼈预料的。⽽且虽然,宏的执⾏很快(因为没有函数调⽤的开销),但宏会让源代码澎涨,使⽬标⽂件尺⼨变⼤,(如:⼀个50⾏的宏,程序中有1000个地⽅⽤到,宏展开后会很不得了),相反不能让程序执⾏得更快(因为执⾏⽂件变⼤,运⾏时系统换页频繁
)。
因此,在决定是⽤函数,还是⽤宏时得要⼩⼼。
C++中的内联函数定义很简单,只要在普通的函数前加⼀个关键字inline就可以了,除此之外和普通函数表⾯上没有什么区别(包括函数的调⽤⽅式),因为这样,所以在很多的C++初学者(甚⾄⼀些有C++编程经验的⼈)看来,内联只是⼀个概念⽽已,其实这是对内联函数没有彻底的认识,下⾯我们就来谈谈内联函数和普通函数以及和宏的区别,相信读完下⾯的部分,你对这三者⼀定有了很好的理解。
内联函数和普通函数最⼤的区别在于内部的实现⽅⾯,⽽不是表⾯形式,我们知道普通函数在被调⽤时,系统⾸先要跳跃到该函数的⼊⼝地址,执⾏函数体,执⾏完成后,再返回到函数调⽤的地⽅,函数始终只有⼀个拷贝;⽽内联函数则不需要进⾏⼀个寻址的过程,当执⾏到内联函数时,此函数展开(很类似宏的使⽤),如果在 N处调⽤了此内联函数,则此函数就会有N个代码段的拷贝。
从内联函数的调⽤来看,它因为少了⼀个寻址过程⽽提⾼了代码的执⾏效率,但是这是以空间的代价来换取的。
声明为内联的函数,其代码段不能太长,过长,⼀些编译器则视为普通函数(究竟函数体多长就超过了限制,这个好象没有规定,这个也确实不好规定,个⼈觉得应该视函数体的逻辑⽽定)。
下⾯是内联函数的声明举例:
inline void SetVal(int a){ m_b = a};
inline int GetVal(){ return m_b};
从上⾯的例⼦可以看出,内联函数的声明和实现通常都会在⼀个⽂件当中(⼀般放在.h中就可以了)。
下⾯我们再来说说内联函数与宏的区别。很多的资料上,在谈到内联函数时就说,内联函数和宏很类似,但是类似归类似,毕竟我们不能把这两者互换使⽤。
这两者的相似之处在于执⾏时编译器对其的处理,会将其代码展开,执⾏完后继续下⾯的处理。不同之处在于宏是简单的⽂本替换,它不能返回值,也没有⼀般函数参数的概念;⽽内联函数则具备了普通函数的特征,如参数列表,返回值等。下⾯我们举个例⼦说明:
1.#define COUNT(X)(X * X) // ⼀个计算乘积的宏
2.inline int count(int x){return x*x} //⼀个计算乘积的内联函数
printf(COUNT(3)); // 结果为 COUNT(3) ( 3 * 3) = 9;
printf(count(3)); // 结果为 count(3){return 3*3 }=9;
上⾯的例⼦好象不⾜以说明两者的区别,我们把上⾯的例⼦的调⽤改改,再看看结果
printf(COUNT(2+3)); //结果为COUNT(2+3)(2+3 * 2+3) = 11
printf(count(2+3)); //结果为count(2+3){return 5*5 ;} = 25;
如果宏要达到乘积为25的结果,应该这样写:
#define COUNT(X)((X)*(X))
对应到上⾯的例⼦就是 #define COUNT(2+3)((2+3)*(2+3))

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