C++中inline用法案例详解

1 引入inline关键字的原因

在c/c++中,为了解决一些频繁调用的小函数大量消耗栈空间(栈内存)的问题,特别的引入了inline修饰符,表示为内联函数,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,假如频繁大量的使用就会造成因栈空间不足而导致程序出错的问题,如,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 
#include
 
// 函数定义为inline即:内联函数
inline char* inline_test(int num) 
{
    return (num % 2 > 0) ? "奇" : "偶";
}
 
 
int main()
{
   int i = 0;
   for (i = 1; i < 10; i++) 
   {
       printf("inline_test:   i:%d   奇偶性:%s\n", i, inline_test(i));   
   }
   
   return 0;
}

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循环的内部任何调用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。

是否内联 可以在编码、编译、连接、甚至是应用程序的安装进行的。
非运行期,反汇编看看有没有相关的函数调用call没有就是inline了。

2 inline使用限制

inline的使用是有所限制的,inline只适合涵数体内代码简单的涵数使用,

(1) 不能包含复杂的结构控制语句例如while、switch,并且不能内联函数本身不能是直接递归函数(即,自己内部还调用自己的函数)。

(2) 而所有(除了最平凡,几乎什么也没做)的虚拟函数,都追阻止inlining的进行。
这应该不会引起太多的惊讶,因为virtual意味着”等待,直到执行时期再确定应该调用哪一个函数“,
而inline却意味着”在编译阶段,将调用动作以被调用函数的主体取代之“。
如果编译器做决定时,尚不知道该调用哪一个函数,你就很难责成他们做出一个inline函数。

3 inline仅是一个对编译器的建议

inline函数仅仅是一个对编译器的建议,所以最后能否真正内联,看编译器的意思,
它如果认为函数不复杂,能在调用点展开,就会真正内联,并不是说声明了内联就会内联,声明内联只是一个建议而已。
幸运的是大多数编译器提供了一个诊断级别:如果它们无法将你要求的函数 inline 化, 会给你一个警告信息。

4. 建议

(1) inline函数的定义放在头文件中

inline 在大多数 C++ 程序中是编译行为。其次,因为内联函数要在调用点展开,所以编译器必须随处可见内联函数的定义,要不然就成了非内联函数的调用了。所以,这要求每个调用了内联函数的文件都出现了该内联函数的定义。因此,将内联函数的定义放在头文件里实现是合适的,省却你为每个文件实现一次的麻烦。

(2) 声明跟定义要一致

如果在每个文件里都实现一次该内联函数的话,那么,最好保证每个定义都是一样的,否则,将会引起未定义的行为。如果不是每个文件里的定义都一样,那么,编译器展开的是哪一个,那要看具体的编译器而定。所以,最好将内联函数定义放在头文件中。

(3) 构造函数和析构函数往往是 inlining 的糟糕候选人

因为构造函数和析构函数编译器往往做了各式各样的保证。当你创建对象, 每一个基类和成员都会自动构造, 当你释放对象, 每个基类和成员都要自动释放。

5 类中的成员函数与inline

类 inline 函数有两种方法:

(1) 隐喻式:定义在类中的成员函数缺省都是内联的,如果在类定义时就在类内给出函数定义,那当然最好。

(2) 明确声明:如果在类中未给出成员函数定义,而又想内联该函数的话,那在类外要加上inline,否则就认为不是内联的。

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);
}
// 定义文件
inline void A::Foo(int x, int y){}

6 inline 是一种“用于实现的关键字”

关键字inline 必须与函数定义体放在一起才能使函数成为内联,仅将inline 放在函数声明前面不起任何作用。

如下风格的函数Foo 不能成为内联函数:

inline void Foo(int x, int y); // inline 仅与函数声明放在一起
 
void Foo(int x, int y){}

而如下风格的函数Foo 则成为内联函数:

void Foo(int x, int y);
 
inline void Foo(int x, int y) {} // inline 与函数定义体放在一起

所以说,inline 是一种“用于实现的关键字”,而不是一种“用于声明的关键字”。一般地,用户可以阅读函数的声明,但是看不到函数的定义。尽管在大多数教科书中内联函数的声明、定义体前面都加了inline 关键字,但我认为inline不应该出现在函数的声明中。这个细节虽然不会影响函数的功能,但是体现了高质量C++/C 程序设计风格的一个基本原则:声明与定义不可混为一谈,用户没有必要、也不应该知道函数是否需要内联。

7 慎用inline

内联能提高函数的执行效率,为什么不把所有的函数都定义成内联函数?如果所有的函数都是内联函数,还用得着“内联”这个关键字吗?

内联是以代码膨胀(复制)为代价,仅仅省去了函数调用的开销,从而提高函数的执行效率。 如果执行函数体内代码的时间,相比于函数调用的开销较大,那么效率的收获会很少。另一方面,每一处内联函数的调用都要复制代码,将使程序的总代码量增大,消耗更多的内存空间。

以下情况不宜使用内联: 

(1) 如果函数体内的代码比较长,使用内联将导致内存消耗代价较高。 

(2) 如果函数体内出现循环,那么执行函数体内代码的时间要比函数调用的开销大。

(3)  类的构造函数和析构函数容易让人误解成使用内联更有效。要当心构造函数和析构函数可能会隐藏一些行为,如“偷偷地”执行了基类或成员对象的构造函数和析构函数。所以不要随便地将构造函数和析构函数的定义体放在类声明中。

一个好的编译器将会根据函数的定义体,自动地取消不值得的内联(这进一步说明了 inline 不应该出现在函数的声明中)。

8 总结

内联函数并不是一个增强性能的灵丹妙药。只有当函数非常短小的时候它才能得到我们想要的效果;但是,如果函数并不是很短而且在很多地方都被调用的话,那么将会使得可执行体的体积增大。 最令人烦恼的还是当编译器拒绝内联的时候。在老的实现中,结果很不尽人意,虽然在新的实现中有很大的改善,但是仍然还是不那么完善的。一些编译器能够足够的聪明来指出哪些函数可以内联哪些不能,但是大多数编译器就不那么聪明了,因此这就需要我们的经验来判断。如果内联函数不能增强性能,就避免使用它!

到此这篇关于C++中inline用法案例详解的文章就介绍到这了,更多相关C++中inline用法内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

你可能感兴趣的