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C++内联函数inline

news 来源：原创 2024/9/20 13:25:15

在 C++ 中，inline 关键字用于提示编译器将一个函数的调用代码替换为函数的主体，从而避免函数调用的开销（例如参数传递、堆栈管理等）。简言之，inline 函数的主要目的是减少函数调用的开销，提高性能，尤其是对于那些频繁调用的小函数。

`inline` 关键字的作用和使用

函数内联展开：当函数被声明为 inline 时，编译器会尝试将该函数的调用替换为函数体的实际代码。这叫做“内联展开”。这种展开可以避免函数调用的开销，但是并不总是有效果——编译器可以根据实际情况决定是否展开。
减少函数调用开销：一般来说，函数调用有一定的性能开销，尤其是当函数被频繁调用时。内联函数通过直接展开函数体，可以减少调用和返回带来的开销。不过，这种方法对于简单的小函数效果较好，而对大型函数或复杂逻辑的函数，内联展开可能反而导致代码膨胀，增加程序大小，影响缓存效率。
inline 不是强制的： inline 只是一个请求，编译器可能会忽略它。如果编译器认为内联函数不合适（例如，函数体太复杂、包含递归调用等），它仍然可以选择不进行内联展开。
代码膨胀的风险：内联函数虽然可以提升性能，但可能会导致代码膨胀（即生成的二进制代码变大），因为每次调用内联函数时，函数体会被直接插入到调用点。这对于嵌套或频繁调用的函数，可能导致程序大小显著增加。
定义在头文件中：如果函数被标记为 inline，它的定义通常会被放在头文件中，因为内联函数需要在每个使用它的翻译单元（translation unit）中可见。如果内联函数定义在 .cpp 文件中，而多个翻译单元调用它，就可能导致链接错误。

例子

// 定义一个内联函数
inline int add(int a, int b) {return a + b;
}int main() {int result = add(5, 3);  // 编译器可能会将这个函数调用展开为：int result = 5 + 3;return 0;
}

在这个例子中，add 函数被声明为 inline，如果编译器决定内联展开，函数调用可能会被替换为 int result = 5 + 3;。

特点和注意事项

默认内联： C++11 之后，类成员函数的定义如果写在类内，会被隐式地视为 inline 函数。例如：
```
class MyClass {
public:int add(int a, int b) { return a + b; }  // 这个函数默认是内联的
};
```
递归函数通常不能内联：如果一个函数是递归的，编译器通常不会进行内联展开，因为递归函数会调用自己，内联化会导致无限展开。
编译器的优化：现代 C++ 编译器通常会自动优化内联，甚至可能会在没有标记 inline 的情况下内联展开小函数，或者忽略 inline 标记。