1、定义:
被调用函数的函数体代码直接插入到该函数被调用处, 而不是通过call语句进行。
2、方式:
(1)、类的定义体外:
当在类的定义体外时,需要在该成员函数的定义前面加“inline”关键字,显式地告诉编译器该函数在调用时需要“内联”处理,如:
class Person {
public:
string GetName();
private:
string name;
};
inline string GetName() {
return name;
}
(2)、类的定义体内:
当在类的定义体内且声明该成员函数时,同时提供该成员函数的实现体。此时,“inline”关键字并不是必需的,如:
class Person {
public:
string GetName() { return name; }
private:
string name;
};
3、注解:
因为C++是以 “编译单元”为单位编译的,而一个编译单元往往大致等于一个“.cpp”文件。在实际编译前,预处理器会将“#include”的各头文件的内容(可能会 有递归头文件展开)完整地拷贝到cpp文件对应位置处(另外还会进行宏展开等操作)。预处理器处理后,编译真正开始。一旦C++编译器开始编译,它不会意 识到其他cpp文件的存在。因此并不会参考其他cpp文件的内容信息。联想到内联的工作是由编译器完成的,且内联的意思是将被调用内联函数的函数体代码直 接代替对该内联函数的调用。这也就意味着,在编译某个编译单元时,如果该编译单元会调用到某个内联函数,那么该内联函数的函数定义(即函数体)必须也包含 在该编译单元内。因为编译器使用内联函数体代码替代内联函数调用时,必须知道该内联函数的函数体代码,而且不能通过参考其他编译单元信息来获得这一信息。
如果有多 个编译单元会调用到某同一个内联函数,C++规范要求在这多个编译单元中该内联函数的定义必须是完全一致的,这就是“ODR”(one- definition rule)原则。考虑到代码的可维护性,最好将内联函数的定义放在一个头文件中,用到该内联函数的各个编译单元只需#include该头文件即可。进一步 考虑,如果该内联函数是一个类的成员函数,这个头文件正好可以是该成员函数所属类的声明所在的头文件。这样看来,类成员内联函数的两种声明可以看成是几乎 一样的,虽然一个是在类外,一个在类内。但是两个都在同一个头文件中,编译器都能在#include该头文件后直接取得内联函数的函数体代码。
4、优点:
(1)、减少因为函数调用引起开销,主要是参数压栈、栈帧开辟与回收,以及寄存器保存与恢复等。
(2)、内联后编译器在处理调用内联函数的函数(如上例中的foo()函数)时,因为可供分析的代码更多,因此它能做的优化更深入彻底。
5、注解:
一个程序的惟一入口main()函数肯定不会被内联化。另外,编译器合成的默认构造函数、拷贝构造函数、析构函数,以及赋值运算符一般都会被内联化。
6、缺点:
(1)、调用内联函数的编译单元必须有内联函数的函数体代码信息。又因为ODR规则和考虑到代码的可维护性,所以一般将内联函数的定义放在一个头文件中, 然后在每个调用该内联函数的编译单元中#include该头文件。现在考虑这种情况,即在一个大型程序中,某个内联函数因为非常通用,而被大多数编译单元 用到对该内联函数的一个修改,就会引起所有用到它的编译单元的重新编译。对于一个真正的大型程序,重新编译大部分编译单元往往意味着大量的编译时间。因此 内联最好在开发的后期引入,以避免可能不必要的大量编译时间的浪费。
(2)、如果某开发小组在开发中用到了第三方提供的程序库,而这些程序库中包含一些内联函数。因为该开发小组的代码中在用到第三方提供的内联函数处,都是 将该内联函数的函数体代码拷贝到调用处,即该开发小组的代码中包含了第三方提供代码的“实现”。假设这个第三方单位在下一个版本中修改了某些内联函数的定 义,那么虽然这个第三方单位并没有修改任何函数的对外接口,而只是修改了实现,该开发小组要想利用这个新的版本,仍然需要重新编译。考虑到可能该开发小组 的程序已经发布,那么这种重新编译的成本会相当高;相反,如果没有内联,并且仍然只是修改实现,那么该开发小组不必重新编译即可利用新的版本。
7、与宏定义的区别:
(1)、内联函数在运行时可调试,而宏定义不可以;
(2)、编译器会对内联函数的参数类型做安全检查或自动类型转换(同普通函数),而宏定义则不会;
(3)、内联函数可以访问类的成员变量,宏定义则不能;
(4)、在类中声明同时定义的成员函数,自动转化为内联函数。
注解:
(1)、 在 C程序中,可以用宏代码提高执行效率。宏代码本身不是函数,但使用起来象函数。预处理器用复制宏代码的方式代替函数调用,省去了参数压栈、生成汇编语言的 CALL调用、返回参数、执行return等过程,从而提高了速度。使用宏代码最大的缺点是容易出错,预处理器在复制宏代码时常常产生意想不到的边际效应。
#define F(x) x+x
void main(){int i=1;F(i++);}
这里x将被加两次。
(2)、对于C++ 而言,使用宏代码还有另一种缺点:无法操作类的私有数据成员。
(3)、C++ 语言的函数内联机制既具备宏代码的效率,又增加了安全性,而且可以自由操作类的数据成员。所以在C++ 程序中,应该用内联函数取代所有宏代码,“断言assert”恐怕是唯一的例外。assert是仅在Debug版本起作用的宏,它用于检查“不应该”发生的情况。为了不在程序的Debug版本和Release版本引起差别,assert不应该产生任何副作用。如果assert是函数,由于函数调用会引起内存、代码的变动,那么将导致Debug版本与Release版本存在差异。所以assert不是函数,而是宏。