c/c++中inline的用法

1. 引入inline關鍵字的原因

在c/c++中，為了解決一些頻繁調用的小函數大量消耗棧空間（棧記憶體）的問題，特别的引入了inline修飾符，表示為内聯函數。

棧空間就是指放置程式的局部資料（也就是函數内資料）的記憶體空間。

在系統下，棧空間是有限的，假如頻繁大量的使用就會造成因棧空間不足而導緻程式出錯的問題，如，函數的死循環遞歸調用的最終結果就是導緻棧記憶體空間枯竭。

下面我們來看一個例子：

#include <stdio.h>
//函數定義為inline即:内聯函數
inline char* dbtest(int a) {
    return (i % 2 > 0) ? "奇" : "偶";
} 

int main()
{
   int i = 0;
   for (i=1; i < 100; i++) {
       printf("i:%d    奇偶性:%s /n", i, dbtest(i));    
   }
}
           

上面的例子就是标準的内聯函數的用法，使用inline修飾帶來的好處我們表面看不出來，其實，在内部的工作就是在每個for循環的内部任何調用dbtest(i)的地方都換成了(i%2>0)?”奇”:”偶”，這樣就避免了頻繁調用函數對棧記憶體重複開辟所帶來的消耗。

2. inline使用限制

inline的使用是有所限制的，inline隻适合涵數體内代碼簡單的涵數使用，不能包含複雜的結構控制語句例如while、switch，并且不能内聯函數本身不能是直接遞歸函數（即，自己内部還調用自己的函數）。

3. inline僅是一個對編譯器的建議

inline函數僅僅是一個對編譯器的建議，是以最後能否真正内聯，看編譯器的意思，它如果認為函數不複雜，能在調用點展開，就會真正内聯，并不是說聲明了内聯就會内聯，聲明内聯隻是一個建議而已。

4. 建議：inline函數的定義放在頭檔案中

其次，因為内聯函數要在調用點展開，是以編譯器必須随處可見内聯函數的定義，要不然就成了非内聯函數的調用了。是以，這要求每個調用了内聯函數的檔案都出現了該内聯函數的定義。

是以，将内聯函數的定義放在頭檔案裡實作是合适的，省卻你為每個檔案實作一次的麻煩。

聲明跟定義要一緻：如果在每個檔案裡都實作一次該内聯函數的話，那麼，最好保證每個定義都是一樣的，否則，将會引起未定義的行為。如果不是每個檔案裡的定義都一樣，那麼，編譯器展開的是哪一個，那要看具體的編譯器而定。是以，最好将内聯函數定義放在頭檔案中。

5. 類中的成員函數與inline

定義在類中的成員函數預設都是内聯的，如果在類定義時就在類内給出函數定義，那當然最好。如果在類中未給出成員函數定義，而又想内聯該函數的話，那在類外要加上inline，否則就認為不是内聯的。

例如，

class A
{
    public:void Foo(int x, int y) {  } // 自動地成為内聯函數
}
           

将成員函數的定義體放在類聲明之中雖然能帶來書寫上的友善，但不是一種良好的程式設計風格，上例應該改成：

// 頭檔案
class A
{
    public:
    void Foo(int x, int y);
}
           

// 定義檔案
inline void A::Foo(int x, int y){} 
           

6. inline 是一種“用于實作的關鍵字”

關鍵字inline 必須與函數定義體放在一起才能使函數成為内聯，僅将inline 放在函數聲明前面不起任何作用。

如下風格的函數Foo 不能成為内聯函數：

inline void Foo(int x, int y); // inline 僅與函數聲明放在一起

void Foo(int x, int y){}
           

而如下風格的函數Foo 則成為内聯函數：

void Foo(int x, int y);

inline void Foo(int x, int y) {} // inline 與函數定義體放在一起
           

是以說，inline 是一種“用于實作的關鍵字”，而不是一種“用于聲明的關鍵字”。一般地，使用者可以閱讀函數的聲明，但是看不到函數的定義。盡管在大多數教科書中内聯函數的聲明、定義體前面都加了inline 關鍵字，但我認為inline不應該出現在函數的聲明中。這個細節雖然不會影響函數的功能，但是展現了高品質C++/C 程式設計風格的一個基本原則：聲明與定義不可混為一談，使用者沒有必要、也不應該知道函數是否需要内聯。

7. 慎用inline

内聯能提高函數的執行效率，為什麼不把所有的函數都定義成内聯函數？如果所有的函數都是内聯函數，還用得着“内聯”這個關鍵字嗎？

内聯是以代碼膨脹（複制）為代價，僅僅省去了函數調用的開銷，進而提高函數的執行效率。

如果執行函數體内代碼的時間，相比于函數調用的開銷較大，那麼效率的收獲會很少。另一方面，每一處内聯函數的調用都要複制代碼，将使程式的總代碼量增大，消耗更多的記憶體空間。

以下情況不宜使用内聯：

（1）如果函數體内的代碼比較長，使用内聯将導緻記憶體消耗代價較高。

（2）如果函數體内出現循環，那麼執行函數體内代碼的時間要比函數調用的開銷大。類的構造函數和析構函數容易讓人誤解成使用内聯更有效。要當心構造函數和析構函數可能會隐藏一些行為，如“偷偷地”執行了基類或成員對象的構造函數和析構函數。是以不要随便地将構造函數和析構函數的定義體放在類聲明中。一個好的編譯器将會根據函數的定義體，自動地取消不值得的内聯（這進一步說明了 inline 不應該出現在函數的聲明中）。

8.總結

内聯函數并不是一個增強性能的靈丹妙藥。隻有當函數非常短小的時候它才能得到我們想要的效果；但是，如果函數并不是很短而且在很多地方都被調用的話，那麼将會使得可執行體的體積增大。

最令人煩惱的還是當編譯器拒絕内聯的時候。在老的實作中，結果很不盡人意，雖然在新的實作中有很大的改善，但是仍然還是不那麼完善的。一些編譯器能夠足夠的聰明來指出哪些函數可以内聯哪些不能，但是大多數編譯器就不那麼聰明了，是以這就需要我們的經驗來判斷。如果内聯函數不能增強性能，就避免使用它！