內联函数

介绍内联函数之前，有必要介绍一下预处理宏。内联函数的功能和预处理宏的功能相似。相信大家都用过预处理宏，我们会经常定义一些宏，如

#defineTABLE_COMP(x) ((x)>0?(x):0) 

　 

就定义了一个宏。

   为什么要使用宏呢？因为函数的调用必须要将程序执行的顺序转移到函数所存放在内存中的某个地址，将函数的程序内容执行完后，再返回到转去执行该函数前的地方。这种转移操作要求在转去执行前要保存现场并记忆执行的地址，转回后要恢复现场，并按原来保存地址继续执行。因此，函数调用要有一定的时间和空间方面的开销，于是将影响其效率。而宏只是在预处理的地方把代码展开，不需要额外的空间和时间方面的开销，所以调用一个宏比调用一个函数更有效率。 

    但是宏也有很多的不尽人意的地方。

    1、宏不能访问对象的私有成员。

    2、宏的定义很容易产生二意性。

    我们举个例子：

#defineTABLE_MULTI(x) (x*x)

   我们用一个数字去调用它,TABLE_MULTI(10)，这样看上去没有什么错误，结果返回100,是正确的，但是如果我们用TABLE_MULTI(10+10)去调用的话，我们期望的结果是４００，而宏的调用结果是(10+10*10+10),结果是120，这显然不是我们要得到的结果。避免这些错误的方法，一是给宏的参数都加上括号。

#defineTABLE_MULTI(x) ((x)*(x))

   这样可以确保不会出错，但是，即使使用了这种定义，这个宏依然有可能出错，例如使用TABLE_MULTI(a++)调用它，他们本意是希望得到(a+1)*(a+1)的结果，而实际上呢？我们可以看看宏的展开结果:(a++)*(a++)，如果a的值是４，我们得到的结果是5*6=30。而我们期望的结果是5*5=25,这又出现了问题。事实上，在一些C的库函数中也有这些问题。例如:Toupper(*pChar++)就会对pChar执行两次++操作，因为Toupper实际上也是一个宏。 

    我们可以看到宏有一些难以避免的问题，怎么解决呢？

   下面就是用我要介绍的内联函数来解决这些问题，我们可以使用内联函数来取代宏的定义。而且事实上我们可以用内联函数完全取代预处理宏。

   内联函数和宏的区别在于，宏是由预处理器对宏进行替代，而内联函数是通过编译器控制来实现的。而且内联函数是真正的函数，只是在需要用到的时候，内联函数像宏一样的展开，所以取消了函数的参数压栈，减少了调用的开销。你可以象调用函数一样来调用内联函数，而不必担心会产生于处理宏的一些问题。

   我们可以用Inline来定义内联函数，不过，任何在类的说明部分定义的函数都会被自动的认为是内联函数。

    下面我们来介绍一下内联函数的用法。

   内联函数必须是和函数体申明在一起，才有效。像这样的申明InlineTablefunction(int I)是没有效果的，编译器只是把函数作为普通的函数申明，我们必须定义函数体。

Inlinetablefunction(int I) {return I*I};

   这样我们才算定义了一个内联函数。我们可以把它作为一般的函数一样调用。但是执行速度确比一般函数的执行速度要快。

   我们也可以将定义在类的外部的函数定义为内联函数，比如：

ClassTableClass{

　Private:

　　IntI,j;

　Public: 

　　Intadd() ;

　　Inlineint dec() 

　　IntGetNum();

}

inlineint tableclass::GetNum(){

returnI;

}

   上面申明的三个函数都是内联函数。在C++中，在类的内部定义了函数体的函数，被默认为是内联函数。而不管你是否有inline关键字。

   内联函数在C++类中，应用最广的，应该是用来定义存取函数。我们定义的类中一般会把数据成员定义成私有的或者保护的，这样，外界就不能直接读写我们类成员的数据了。对于私有或者保护成员的读写就必须使用成员接口函数来进行。如果我们把这些读写成员函数定义成内联函数的话，将会获得比较好的效率。

Classsample{

　Private:

　　IntnTest;

　Public:

　　Intreadtest(){ return nTest;}

　Voidsettest(int I) {nTest=I;}

} 

   当然，内联函数也有一定的局限性。就是函数中的执行代码不能太多了，如果，内联函数的函数体过大，一般的编译器会放弃内联方式，而采用普通的方式调用函数。这样，内联函数就和普通函数执行效率一样了。

再举个例子

在c++中，为了解决一些频繁调用的小函数大量消耗栈空间或者是叫栈内存的问题，特别的引入了inline修饰符，表示为内联函数。 

　　可能说到这里，很多人还不明白什么是栈空间，其实栈空间就是指放置程序的局部数据也就是函数内数据的内存空间，在系统下，栈空间是有限的，如果频繁大量的使用就会造成因栈空间不足所造成的程序出错的问题，函数的死循环递归调用的最终结果就是导致栈内存空间枯竭。

　　下面我们来看一个例子：

#include <iostream>  
#include <string>  
using namespace std;  
  
inline string dbtest(int a); //函数原形声明为inline即:内联函数  
  
  
void main()  
{  
    for (int i=1;i<=10;i++)  
    {  
        cout << i << ":" << dbtest(i) << endl;  
    }  
    cin.get();  
  
}  
  
string dbtest(int a)//这里不用再次inline,当然加上inline也是不会出错的  
{  
    return (a%2>0)?"奇":"偶";  
  
}

　　上面的例子就是标准的内联函数的用法，使用inline修饰带来的好处我们表面看不出来，其实在内部的工作就是在每个for循环的内部所有调用dbtest(i)的地方都换成了(i%2>0)?"奇":"偶"这样就避免了频繁调用函数对栈内存重复开辟所带来的消耗。

　　说到这里很多人可能会问，既然inline这么好，还不如把所谓的函数都声明成inline，嗯，这个问题是要注意的，inline的使用是有所限制的，inline只适合函数体内代码简单的函数使用，不能包含复杂的结构控制语句例如whileswitch，并且不能内联函数本身不能是直接递归函数(自己内部还调用自己的函数)。

　　说到这里我们不得不说一下在c语言中广泛被使用的#define语句，是的define的确也可以做到inline的这些工作，但是define是会产生副作用的，尤其是不同类型参数所导致的错误，由此可见inline有更强的约束性和能够让编译器检查出更多错误的特性，在c++中是不推荐使用define的。

　　关于内联函数的更多例子我就不一一举出了，灵活的使用也多靠学习者本身，我只在此抛砖引玉，让大家尽可能多的学习到c++中的一些新的先进的特性知识点。

附录：

C++内联函数和宏的区别

（1）什么是内联函数？
（2）为什么要引入内联函数？
（3）为什么inline能取代宏？
（4）内联函数和宏的区别？
（5）什么时候用内联函数？
（6）如何使用内联函数?
（7）内联函数的优缺点？
（8）如何禁止函数进行内联？
（9）注意事项：

（1）什么是内联函数？
内联函数是指那些定义在类体内的成员函数，即该函数的函数体放在类体内。

（2）为什么要引入内联函数？
当然，引入内联函数的主要目的是：解决程序中函数调用的效率问题。另外，前面我们讲到了宏，里面有这么一个例子：
#defineABS(x) ((x)>0?(x):-(x))
当++i出现时，宏就会歪曲我们的意思，换句话说就是：宏的定义很容易产生二意性。
　　
我们可以看到宏有一些难以避免的问题，怎么解决呢？前面我们已经尽力替换了。

下面我们用内联函数来解决这些问题。

（3）为什么inline能取代宏？
1、inline定义的类的内联函数，函数的代码被放入符号表中，在使用时直接进行替换，（像宏一样展开），没有了调用的开销，效率也很高。 
2、很明显，类的内联函数也是一个真正的函数，编译器在调用一个内联函数时，会首先检查它的参数的类型，保证调用正确。然后进行一系列的相关检查，就像对待任何一个真正的函数一样。这样就消除了它的隐患和局限性。
3、inline可以作为某个类的成员函数，当然就可以在其中使用所在类的保护成员及私有成员。

（4）内联函数和宏的区别？
内联函数和宏的区别在于，宏是由预处理器对宏进行替代，而内联函数是通过编译器控制来实现的。而且内联函数是真正的函数，只是在需要用到的时候，内联函数像宏一样的展开，所以取消了函数的参数压栈，减少了调用的开销。你可以象调用函数一样来调用内联函数，而不必担心会产生于处理宏的一些问题。内联函数与带参数的宏定义进行下比较，它们的代码效率是一样，但是内联欢函数要优于宏定义，因为内联函数遵循的类型和作用域规则，它与一般函数更相近，在一些编译器中，一旦关上内联扩展，将与一般函数一样进行调用，比较方便。 

（5）什么时候用内联函数？
内联函数在C++类中，应用最广的，应该是用来定义存取函数。我们定义的类中一般会把数据成员定义成私有的或者保护的，这样，外界就不能直接读写我们类成员的数据了。对于私有或者保护成员的读写就必须使用成员接口函数来进行。如果我们把这些读写成
员函数定义成内联函数的话，将会获得比较好的效率。
ClassA
{
Private:
int nTest;
　Public:
intreadtest() { return nTest;}
void settest(int I) { nTest=I;}
}

（6）如何使用内联函数?
我们可以用inline来定义内联函数。
inlineint A (int x) { return 2*x;}
不过，任何在类的说明部分定义的函数都会被自动的认为是内联函数。

（7）内联函数的优缺点？
我们可以把它作为一般的函数一样调用，但是由于内联函数在需要的时候，会像宏一样展开，所以执行速度确比一般函数的执行速度要快。当然，内联函数也有一定的局限性。就是函数中的执行代码不能太多了，如果，内联函数的函数体过大，一般的编译器会放弃内联方式，而采用普通的方式调用函数。(换句话说就是，你使用内联函数，只不过是向编译器提出一个申请，编译器可以拒绝你的申请）这样，内联函数就和普通函数执行效率一样了。

（8）如何禁止函数进行内联？
如果使用VC++，可以使用/Ob命令行参数。当然，也可以在程序中使用#pragmaauto_inline达到相同的目的。

（9）注意事项：
1.在内联函数内不允许用循环语句和开关语句。
2.内联函数的定义必须出现在内联函数第一次被调用之前。