1. 引入inline關(guān)鍵字的原因
在c/c++中,為了解決一些頻繁調(diào)用的小函數(shù)大量消耗??臻g(棧內(nèi)存)的問(wèn)題,特別的引入了inline修飾符,表示為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。
棧空間就是指放置程序的局部數(shù)據(jù)(也就是函數(shù)內(nèi)數(shù)據(jù))的內(nèi)存空間。
在系統(tǒng)下,??臻g是有限的,假如頻繁大量的使用就會(huì)造成因棧空間不足而導(dǎo)致程序出錯(cuò)的問(wèn)題,如,函數(shù)的死循環(huán)遞歸調(diào)用的最終結(jié)果就是導(dǎo)致棧內(nèi)存空間枯竭。
下面我們來(lái)看一個(gè)例子:
#include <stdio.h>//函數(shù)定義為inline即:內(nèi)聯(lián)函數(shù)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)); }}
上面的例子就是標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)聯(lián)函數(shù)的用法,使用inline修飾帶來(lái)的好處我們表面看不出來(lái),其實(shí),在內(nèi)部的工作就是在每個(gè)for循環(huán)的內(nèi)部任何調(diào)用dbtest(i)的地方都換成了(i%2>0)?”奇”:”偶”,這樣就避免了頻繁調(diào)用函數(shù)對(duì)棧內(nèi)存重復(fù)開(kāi)辟所帶來(lái)的消耗。
2. inline使用限制
inline的使用是有所限制的,inline只適合涵數(shù)體內(nèi)代碼簡(jiǎn)單的涵數(shù)使用,不能包含復(fù)雜的結(jié)構(gòu)控制語(yǔ)句例如while、switch,并且不能內(nèi)聯(lián)函數(shù)本身不能是直接遞歸函數(shù)(即,自己內(nèi)部還調(diào)用自己的函數(shù))。
3. inline僅是一個(gè)對(duì)編譯器的建議
inline函數(shù)僅僅是一個(gè)對(duì)編譯器的建議,所以最后能否真正內(nèi)聯(lián),看編譯器的意思,它如果認(rèn)為函數(shù)不復(fù)雜,能在調(diào)用點(diǎn)展開(kāi),就會(huì)真正內(nèi)聯(lián),并不是說(shuō)聲明了內(nèi)聯(lián)就會(huì)內(nèi)聯(lián),聲明內(nèi)聯(lián)只是一個(gè)建議而已。
4. 建議:inline函數(shù)的定義放在頭文件中
其次,因?yàn)閮?nèi)聯(lián)函數(shù)要在調(diào)用點(diǎn)展開(kāi),所以編譯器必須隨處可見(jiàn)內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義,要不然就成了非內(nèi)聯(lián)函數(shù)的調(diào)用了。所以,這要求每個(gè)調(diào)用了內(nèi)聯(lián)函數(shù)的文件都出現(xiàn)了該內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義。
因此,將內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義放在頭文件里實(shí)現(xiàn)是合適的,省卻你為每個(gè)文件實(shí)現(xiàn)一次的麻煩。
聲明跟定義要一致:如果在每個(gè)文件里都實(shí)現(xiàn)一次該內(nèi)聯(lián)函數(shù)的話,那么,最好保證每個(gè)定義都是一樣的,否則,將會(huì)引起未定義的行為。如果不是每個(gè)文件里的定義都一樣,那么,編譯器展開(kāi)的是哪一個(gè),那要看具體的編譯器而定。所以,最好將內(nèi)聯(lián)函數(shù)定義放在頭文件中。
5. 類中的成員函數(shù)與inline
定義在類中的成員函數(shù)缺省都是內(nèi)聯(lián)的,如果在類定義時(shí)就在類內(nèi)給出函數(shù)定義,那當(dāng)然最好。如果在類中未給出成員函數(shù)定義,而又想內(nèi)聯(lián)該函數(shù)的話,那在類外要加上inline,否則就認(rèn)為不是內(nèi)聯(lián)的。
例如,
class A{ public:void Foo(int x, int y) { } // 自動(dòng)地成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)}
將成員函數(shù)的定義體放在類聲明之中雖然能帶來(lái)書(shū)寫(xiě)上的方便,但不是一種良好的編程風(fēng)格,上例應(yīng)該改成:
// 頭文件class A{ public: void Foo(int x, int y);}
// 定義文件inline void A::Foo(int x, int y){}
6. inline 是一種“用于實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵字”
關(guān)鍵字inline 必須與函數(shù)定義體放在一起才能使函數(shù)成為內(nèi)聯(lián),僅將inline 放在函數(shù)聲明前面不起任何作用。
如下風(fēng)格的函數(shù)Foo 不能成為內(nèi)聯(lián)函數(shù):
inline void Foo(int x, int y); // inline 僅與函數(shù)聲明放在一起void Foo(int x, int y){}
而如下風(fēng)格的函數(shù)Foo 則成為內(nèi)聯(lián)函數(shù):
void Foo(int x, int y);inline void Foo(int x, int y) {} // inline 與函數(shù)定義體放在一起
所以說(shuō),inline 是一種“用于實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵字”,而不是一種“用于聲明的關(guān)鍵字”。一般地,用戶可以閱讀函數(shù)的聲明,但是看不到函數(shù)的定義。盡管在大多數(shù)教科書(shū)中內(nèi)聯(lián)函數(shù)的聲明、定義體前面都加了inline 關(guān)鍵字,但我認(rèn)為inline不應(yīng)該出現(xiàn)在函數(shù)的聲明中。這個(gè)細(xì)節(jié)雖然不會(huì)影響函數(shù)的功能,但是體現(xiàn)了高質(zhì)量C++/C 程序設(shè)計(jì)風(fēng)格的一個(gè)基本原則:聲明與定義不可混為一談,用戶沒(méi)有必要、也不應(yīng)該知道函數(shù)是否需要內(nèi)聯(lián)。
7. 慎用inline
內(nèi)聯(lián)能提高函數(shù)的執(zhí)行效率,為什么不把所有的函數(shù)都定義成內(nèi)聯(lián)函數(shù)?如果所有的函數(shù)都是內(nèi)聯(lián)函數(shù),還用得著“內(nèi)聯(lián)”這個(gè)關(guān)鍵字嗎?
內(nèi)聯(lián)是以代碼膨脹(復(fù)制)為代價(jià),僅僅省去了函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷,從而提高函數(shù)的執(zhí)行效率。
如果執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)代碼的時(shí)間,相比于函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷較大,那么效率的收獲會(huì)很少。另一方面,每一處內(nèi)聯(lián)函數(shù)的調(diào)用都要復(fù)制代碼,將使程序的總代碼量增大,消耗更多的內(nèi)存空間。
以下情況不宜使用內(nèi)聯(lián):
(1)如果函數(shù)體內(nèi)的代碼比較長(zhǎng),使用內(nèi)聯(lián)將導(dǎo)致內(nèi)存消耗代價(jià)較高。
(2)如果函數(shù)體內(nèi)出現(xiàn)循環(huán),那么執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)代碼的時(shí)間要比函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷大。類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)容易讓人誤解成使用內(nèi)聯(lián)更有效。要當(dāng)心構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)可能會(huì)隱藏一些行為,如“偷偷地”執(zhí)行了基類或成員對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。所以不要隨便地將構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的定義體放在類聲明中。一個(gè)好的編譯器將會(huì)根據(jù)函數(shù)的定義體,自動(dòng)地取消不值得的內(nèi)聯(lián)(這進(jìn)一步說(shuō)明了 inline 不應(yīng)該出現(xiàn)在函數(shù)的聲明中)。
8.總結(jié)
內(nèi)聯(lián)函數(shù)并不是一個(gè)增強(qiáng)性能的靈丹妙藥。只有當(dāng)函數(shù)非常短小的時(shí)候它才能得到我們想要的效果;但是,如果函數(shù)并不是很短而且在很多地方都被調(diào)用的話,那么將會(huì)使得可執(zhí)行體的體積增大。
最令人煩惱的還是當(dāng)編譯器拒絕內(nèi)聯(lián)的時(shí)候。在老的實(shí)現(xiàn)中,結(jié)果很不盡人意,雖然在新的實(shí)現(xiàn)中有很大的改善,但是仍然還是不那么完善的。一些編譯器能夠足夠的聰明來(lái)指出哪些函數(shù)可以內(nèi)聯(lián)哪些不能,但是大多數(shù)編譯器就不那么聰明了,因此這就需要我們的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷。如果內(nèi)聯(lián)函數(shù)不能增強(qiáng)性能,就避免使用它!
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