C++——inline function

前言

当代码写复杂后，一定会封装出大量的函数，这会导致两个问题：

①函数越多，栈的消耗也越厉害

疑问：为什么代码复杂了、函数变多了，栈消耗的就很厉害？

答：因为这会导致函数的调用深度可能会很深，比如：

fun1 --> fun2 --> fun3 --> fun4 --> fun5 ---> ...

在这些函数都没有返回之前，所有函数所消耗的栈空间，将一直不会被释放。如果复杂程序还有大量使用线程的话，线程函数还会占用栈空间。

②函数的调用过程，会多花费更多额外的时间

调用函数时，除了函数代码本身执行的时间外，还需要花费额外的时间，比如：

1）从调用位置跳转到函数代码处
2）从栈中开辟空间，将形参、自动局部变量、返回地址压栈
3）利用返回地址返回，以及返回时的弹栈

这些都是需要额外时间的，特别是如果这个函数的调用非常频繁的话，累积花费的就更多。

解决之道

对于那些被频繁调用，而且“代码很简短”的函数来说，我们往往就使用“带参宏”和“内联函数”代替，以减少这类函数的数量，如此一来:

1）函数减少了，在一定程度上节约了栈内存

2）消除了函数调用所需的额外时间，效率更高

C/C++都支持带参宏、内联函数

带参宏

参考

宏——基础

宏——高级

代码演示

 #include <stdio.h>

 int my_max(int a, int b)
 {
     a *= ;
     b /= ;
     return (a>b) ? a : b;  //找出最大值
 }

 int main(void)
 {
     int ret = ;
     ret = my_max(, );
     printf("ret = %d\n", ret);
     return ;
 }

如果my_max调用非常频繁的话，做成函数形式，其实是非常不划算的，所以完全可以使用带参宏来代替。

 #include <stdio.h>
 #define MY_MAX(a, b, ret)  \
     ret = ((a*)>(b/)) ? (a*) :(b/)

 int main(void)
 {
     int ret = ;
     MY_MAX(, , ret);
     printf("ret = %d\n", ret);
     return ;
 }

进行宏替换后，main函数就变为了

 int main(void)
 {
     int ret = ;

     ret = ((*)>(/)) ? (*) :(/);  //找出最大值
     printf("ret = %d\n", ret);

     return ;
 }

使用宏来代替后，“宏体”就变成了“引用者”的一部分，如此一来不仅节约了栈空间，也免去了函数调用时的额外开销。

使用带参宏代替函数时的要求

①只用于对3~5行代码的简短函数进行替换，为什么只替换3~5行代码的简短函数呢？

使用宏来代替函数，缺点也是很明显的，因为宏替换后，使用宏的函数的代码会增加，如果很多函数都有使用这个宏的话，程序的代码量就会急剧增加，毕竟代码也是需要存储空间的。为了节省点栈空间、以及降低“函数调用”所消耗的额外时间，结果导致整个程序代码的剧增，这就得不偿失了。

②而且只替换被频繁调用的函数

替换这类函数才有明显的效果，否则占那么点小便宜也没有什么意思。

带参宏的缺点

带参宏的参数只用于替换，不涉及参数类型的检查，所以如果我们把参数写错了，在预编译进行宏替换时，是不会提示错误或者警告的，这不利于代码排错。

 #define MY_MAX(a, b, ret)  \
     ret = ((a*)>(b/)) ? (a*) :(b/); 

 int main(void)
 {
     int ret = ;
     MY_MAX(dsf344, , ret);
     printf("ret = %d\n", ret);
     return ;
 }

参数指定为dsf344肯定是错的，但是宏在替换时，只进行替换，不会进行参数检查，但是这个你要是搁在函数里面，函数会进行严格的参数检查，如果不对就会报错。为了改进带参宏不会进行参数检查的缺点，后来从c99标准开始就有了"内联函数"。

内联函数

内联函数是个啥

内联函数既不是函数也不是宏，它一个兼具宏和函数共同特点的这么个特殊的玩意。

①具有宏的特点，会像宏一样进行替换

不过宏是在“预处理阶段”进行替换的，而内联函数则是在“编译、链接”阶段进行替换的。替换的过程也被称为“内联”的过程，所以才被称为“内联函数”。

②也具有函数的特点，会像函数一样进行参数类型检查

一句话来概括的话，内联函数就是会像函数一样进行“参数类型检查”的带参宏。

内联函数举例

inline关键字

这个是内联函数所使用的关键字，标记了这个关键字的函数就是内联函数，不过只有标记“函数定义”时才是有效的，至于声明，标不标记inline都无所谓。由于内联函数和“宏”有点类似，而宏经常放在.h中，所以我们一般习惯于将“内联函数”的定义放在.h中，不过如果将函数放在.h中，以后可能会报重复定义的错误，所以我们往往需要将其修饰为static。

代码演示

inline.h

 #ifndef INLINE_H
 #define INLINE_H

 static inline int my_max(int a, int b) //inline只有修饰函数定义时才有效
 {
     a *= ;
     b /= ;
     return (a>b) ? a : b;  //找出最大值
 }

 #endif

main.c

 #include <stdio.h>
 #include "inline.h"

 int main(void)
 {
     int ret = ;
     ret = my_max( ,);
     printf("ret = %d\n", ret);
     return ;
 }

凡是要使用这个内联函数的.c，只需要包含这个.h即可。不过大家要小心，如果.c恰好有定义与“内联函数”同名的函数的话，不管这个函数普通函数还是“内联函数”，编译会报错的，所以编程时不要编写与内联函数同名的函数。

检查预编译后的.i文件

 inline int my_max(int a, int b)  //预编译后，这个玩意任然还在
 {
     a *= ;
     b /= ;

     return (a > b) ? a : b;
 }

 int main(void)
 {
     int ret = ;

     int (*funp) = my_max;

     ret = funp(, );

     return ;
 }

预编译后内联函数仍然还在，所以内联函数这玩意并不在“预编译阶段”被处理。

内联函数只是建议进行替换

指定了内联函数后，只是建议进行替换，到底会不会进行替换，这个需要看编译器，如果编译器判断存在如下情况的话，就算指定了inline关键字，但是编译器也只当做是普通函数。

①函数代码量很大，不够简短，代码超过5句以上时，就不简短了

②不是通过函数名调用的，而是通过“函数指针”来调用的

 int (*funp) = my_max;
 ret = funp(, );

③函数是递归

④包含switch、while、for、do while等

编译时无法识别inline关键字，怎么办

在解释原因之前，先说说c标准。

c标准

为了标准化c语法，所以制定了C标准，目前的c标准有4个版本
c89：1989年制定
c90：1990年制定
c99：1999年制定
c11：2011年制定

其实中间还有c94/c95标准，不过这两个可以忽略。c89和c90其实是一个标准，为什么一个标准有两个名字，这个是由于历史原因导致的。

一般来说，制定新标准时，一些旧的语法可能会被修改或者抛弃，然后再添加一些新的语法特性，至于inline则是从c99才开始支持的语法特性，所以目前只有c99/c11才支持inline。

为什么有些编译器在编译内联函数时，会有问题呢

说明你的编译器版本比较老，老版本默认是按照c89/90去编译的，自然不认识inline，所以我们需要给gcc指定-std=c99或者-std=c11选项，明确的告诉编译器，请使用c99、c11标准去编译c程序，这是就没问题了。

gcc a.c -std=c99  //或者c11

推荐使用gcc --version查一下版本号，我的Ubuntu gcc版本号gcc version 5.4.0 20160609，是支持inline的