关于inline函数

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今天我在优化公司项目代码的过程中，借助了Intel的VTune工具查看热点函数，发现有一个名为GetMatrixKey的函数调用频率很高，这个函数的主要作用是从一个矩阵数组中获取Matrix，其中还包含了指针检查与数组越界检查。考虑到这个函数的功能很简单，我就把它的实现挪到了头文件，并加上了inline关键字。随后我查看了一下这个函数的调用，发现它只在下面这个函数中被引用了(其中XXXX是类的名字，可以忽略掉)：

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D3DXMATRIX* XXXX::GetTransform(int nFrame) {
    return GetMatrixKey(m_pTransform, m_nTransforms, nFrame);
}

我一看这个函数，马上就如法炮制，也把它挪进头文件，并加上了inline声明。

在继续进行了一些其他的优化后，我又运行了一下VTune，想要查看优化的结果。然后我惊奇地发现只有GetMatrixKey函数被内联了，GetTransform函数并没有被内联（VTune可以跟踪函数调用，如果函数被内联，则不会出现在函数的CPU利用列表中）。我记得当初学C++时，书上只是很笼统地说内联函数必须结构简单，但又没有定义什么才算“简单”函数。

随后，我去查了一下C++函数要满足什么条件才会被编译器内联，各个论坛中的人众说纷纭，下面是我整理粗略整理后得到的结果：

• 函数体非常简单，通常为1~5行代码（这个应该不准确，因为我最开始被内联的那个函数就超过5行了，况且代码行数并不能和代码复杂度划等号）
• 函数中不能包含循环语句、switch语句或异常处理语句（还有人说不能包含if语句，但经本人测试，包含if语句的函数是可以被内联的）
• 函数中不能调用递归函数

然而，这些规则并不能解释GetTransform函数为什么没有被内联。随后，我又把GetMatrixKey函数取消内联，又进行了一次测试，结果发现GetTransform函数这一次被内联了，这说明内联函数A中可以调用其他函数B，但函数B不能是内联函数。

为此，我又采用了宏定义的方式实现GetTransform函数：

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#define GetTransform(Key, nFrame) GetMatrixKey((Key).m_pTransform, (Key).m_nTransforms, nFrame)

结果发现GetTransform被“内联”（宏定义替换）了，GetMatrixKey函数没有被内联。

从上面的尝试可以得出一个结论，内联函数中不能包含其他内联函数，否则只有一个函数会被内联。

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补充于2016-03-11：

内联函数可以说是用空间换时间的一种优化方式，因此它并不是一定能够提升程序性能的：如果一个实现比较复杂的函数可能在程序的很多个模块被调用，那么不内联可能会使程序具有更好的性能表现。因为内联会增加程序二进制代码的大小，这样会降低CPU Cache的命中几率，由此导致的开销可能远远超过内联优化得到的收益。

如果有足够的信心自己写的代码内联比不内联效率更高，可以使用C++的__forceinline关键字，这样一来编译器就会忽视优化选项，强制对函数执行内联处理。