C++中内联函数(inline)详解

一、？

   是指那些定义在类体内的成员函数，也就该函数的函数体放在类内。

二、为什么要使用inline函数

   首先引入关于调用函数的缺点：函数调用前要先保存寄存器，并在返回时恢复；复制实参；程序还必须转向一个新位置执行。

    将一个函数声明为inline，那么函数就成为内联函数。内联函数通常就是它在程序中每个调用点上“内联地”展开。从定义上看，内联函数跟一般函数不一样，一般函数调用的时候是需要调用开销的（比如出栈入栈等操作），内联函数从定义上看更像是宏，但是跟宏不一样。

内联函数的作用主要就是使用在一些短小而使用非常频繁的函数中，为了减少函数调用的开销，为了避免使用宏（在c++中，宏是不建议使用的）。比如内联函数inline int  func(int x){return x*x;} 在调用的时候cout<<func(x)<<endl，在编译时将被展开为：

cout<<(x*x)<<endl;

三、内联函数相对于宏的区别和优点

             从上面的分析中，可以看出，内联函数在表现形式上与宏很类似。但是内联函数和宏之间的区别很明显。宏是在预处理时进行的机械替换，内联是在编译时进行的。内联函数是真正的函数，只是在调用时，没有调用开销，像宏一样进行展开。内联函数会进行参数匹配检查，相对于带参数的宏有很好的优点，避免了处理宏的一些问题。

四、内联函数相对于宏的区别和优点

          要让一个函数称为内联函数，有两种方法：一种是把函数加上inline关键字；一种是在类的说明部分定义的函数，默认就是内联的。

要禁止编译器进行内联，可以使用#pragma auto_inline编译指令或者改变编译参数。

五、内联函数的实现

  下面引自林锐博士的《高质量C++编程》P67

 定义在类声明之中的成员函数将自动地成为内联函数，例如
          class A
         {
          public:
                      void Foo(int x,int y);{   }    // 自动地成为内联函数 
         }

将成员函数的定义体放在类声明之中虽然能带来书写上的方便，但不是一种良好的编程风格，上例应该改成：
// 头文件：
                  class A
                   {
                          public:
                                       void Foo(int x, int y);
                  }

// 定义头文件
               inline void A::Foo(int x, int y)
               {

                  }


C++的发明者Bjarne Stroustrup博士在他所著的书《C++语言的设计和演化》中则是这样论述这个问题(见《C++语言的设计和演化》P12)：
在带类的C中只有成员函数能做成在线（注：也就是设计为inline函数）的，而要求函数成为在线只有一种方式，那就是把它的放进类的声明之中。例如：
                class  stack
               {
                            /* … /*
                    char pop()
                     {
                          If(top<=min) error(“stack underflow”);
                                return *--top;
                     }
             };
事实上，那时也看到这会使类的声明显得比较杂乱。另一方面，这看起来也是个好东西，因为它不鼓励在线函数的过度使用。关键字inline和允许在线成员函数的功能都是后来由C++提供的。例如，在C++中可以写下面这样的代码：
                   class  stack
                      {
                            /* … /*
                     char pop();
                     };

                     Inline char stack:: pop()
                   {
                        If(top<=min) error(“stack underflow”);
                          return *--top;
                   }

  所以这就与下面的第（3）点相对应

六、内联函数注意事项

  （1）       内联函数一定会内联展开吗？答案是否定的。对于内联函数，程序只是提供了一个“内联建议”，即建议编译器把函数用内联展开，但是真正是否内联，是由编译器决定的，对于函数体过大的函数，编译器一般不会内联，即使制定为内联函数。

（2）       在内联函数内部，不允许用循环语句和开关语句（if或switch）。内联函数内部有循环和开关，也不会出错，但是编译器会把它当做非内联函数的。

（3）       关键字inline必须与函数定义体放在一起才能使函数真正内联，仅把inline放在函数声明的前面不起任何作用。因为inline是一种用于实现的关键字，不是一种用于声明的关键字。内联函数的声明是不需要加inline关键字的，内联函数的定义是必须加inline的（除了类的定义部分的默认内联函数），尽管很多书声明定义都加了，要注意理解声明和定义的区别。

      但是问题来了：（内联函数是放在.h还是.cpp中）

              参考大神的说法：首先介绍一个概念，“编译单元”，用不太严谨的方式定义，就是当你把一个源文件（.cpp .cxx等）做完预处理，也就是把包含的头文件的内容全部放到这个文件里来，所有宏都展开，等等，形成的一个逻辑上的实体——就是编译单元一个编译单元可以单独编译，但不能链接成一个可执行程序（除非程序只有这个编译单元）；         有了编译单元的概念以后，你只要确保以下这个原则就可以了：如果在这个编译单元里使用了一个Inline函数，那么我在这个编译单元结束之前，
必须能够“看到”这个编译单元的完整定义（所有实现代码）                 另外要注意，在编译单元之内，调用inline函数的代码行之前，至少要放置
一个这个inline函数的声明，当然有定义也可以
             从这个原则出发，最简单的使用Inline函数的方法就是在头文件定义，
            否则你要在每一个使用inline函数的编译单元里一一定义这个函数，
如果有n个编译单元，你就要把inline函数的代码重复书写n次

            参考C++primer：内联函数应该在头文件中定义；在头文件中加入或修改内联函数时，使用了该头文件的所有源文件都必须重新编译。

（4）       在一个文件中定义的内联函数不能在另一个文件中使用。它们通常放在头文件中共享。

（5）       内联函数的定义必须在第一次调用之前。注意，这里是定义之前，不仅仅是声明之前。对于普通函数，可以在调用之前声明，调用代码之后具体定义（实现函数），但是内联函数要实现内联，必须先定义再调用，否则编译器会把在定义之前调用的内联函数当做普通函数进行调用。

（6）       说明：上面这些inline的注意事项，在编程时要自己注意，因为上面的注意事项不遵守很多并不会引起编译错误，只是会导致写了inline的函数不是内联函数，从而与预期的目的不一样。所以很多没法用程序实例说明到底编译器是按照inline还是非inline调用的，或许分析汇编代码能看出，但是水平有限，就不多分析了。