内联函数的使用_传递函数方框图简化口诀「建议收藏」

内联函数的使用_传递函数方框图简化口诀「建议收藏」内联函数的这些注意事项你都知道吗?_内联函数

为什么要有内联函数

在学习内联函数之前,大家可以写一个实现加法的宏ADD(),检测一下自己。

如果对宏等预编译知识不太熟悉的话,可以先看一下这篇文章:预编译——2.2.4

以下是一个正确的ADD宏:

#define ADD(x,y) ((x)+(y))

灵魂三问:

  • 你在 x 和 y 前面加类型了吗?

  • x 和 y 都加括号了吗?

  • 整体加括号了吗?

如果以上三个问题都对了,那么恭喜你,宏定义表达式学的还不错

牛逼

一个简简单单的ADD(),就需要注意这么多问题,可以说宏这个知识点用起来着实是鸡肋,晦涩难懂;

同时宏也是不支持调试的,也没有类型安全的检查。

发明c++的大佬无疑也发现了这个问题,于是引出了内联函数的概念:用函数的语法解决的事。

可能兄弟们要说了,直接用函数不就好了?

如果是一个几十行的函数,函数本身执行就很耗时,那调用函数、创建栈帧的一两行可以忽略不计;但是如果一个函数本身就一两行,因为调用函数本身而产生的那一部分消耗,就格外突出,而宏或者内联的提前替换就显得格外优秀,提高了效率。

内联函数

语法

只需要在函数的最前面加一句 inline ,如下:

inline int add(int a, int b)
{ 
   
	return a + b;
}

概念

以 inline 修饰的函数叫做内联函数,编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开,没有函数压栈的开销,内联函数提升程序运行的效率。

inline int add(int a, int b)
{ 
   
	return a + b;
}
int main()
{ 
   
	int ret = 0, a = 1, b = 2;
	ret = a + b;
	ret = add(a, b);
}

为了观察内联函数的调用方式,我们看一下汇编代码:

image-20220513102655067

这是Debug模式下main函数的汇编代码。

可以发现 call add (0EA1465h)这一句其实是在调用函数,但是如果按照开始的定义,既然直接展开了,那就不会有调用函数这一步。

这是因为Debug模式下,为了调试方便,编译器默认不进行优化,也就是不会展开,依然使用一般函数的调用方式。

以下,在VS环境下,打开对 inline 的优化再展示一遍:

设置优化inline

image-20220513103607003

优化后的汇编代码:

(注:汇编代码的打开方式:F10或Fn+F10进到调试模式–>对任意语句右键–>转到反汇编)

image-20220513104111346

可以看到,优化之后inline修饰过的函数会直接展开。

也就是说,在Debug模式下你写代码、调试代码时,inline 相当于普通函数,可以进行调试;在release模式下,又可直接进行原地展开,提高效率(这里指的是避免了调用函数、创建栈帧等方面的资源消耗)

特性

  1. inline是一种以空间换时间的做法,省去调用函数、建立栈帧的额外开销;
    但是如果代码很长(一般是10行左右,具体取决于编译器),或者有递归函数,就不适宜使用递归函数。

  2. inline对于编译器而言只是一个建议,编译器归自动优化,如果定义的函数很长或者递归函数等等,编译器优化时会忽略掉内联。

  3. inline不建议声明和定义分离,分离会导致链接错误。因为inline被展开,就没有函数地址了,链接就会找不到。
    测试:
    F.h

    #include <iostream>
    using namespace std;
    inline void f(int i);
    

    F.cpp

    #include "F.h"
    void f(int i)
    { 
         
    	cout << i << endl;
    }
    

    main.cpp

    #include "F.h"
    int main()
    { 
         
    	f(10);
    	return 0;
    }
    

    报错:

    error LNK2019: 无法解析的外部符号 “void __cdecl f(int)” (?f@@YAXH@Z),函数 _main 中引用了该符号

    分析:
    首先把.h中的内容替换到.cpp中,替换之后
    F.cpp

    #include <iostream>
    using namespace std;
    inline void f(int i);
    void f(int i)
    { 
         
    	cout << i << endl;
    }
    

    在编译过程中,编译器一看,这里的 f() 是个inline,

    inline就是说,“我”在调用的地方已经展开了,那么还需要这个给函数一个地址吗?不需要。

    也就说F.cpp生成的符号表中,不会有f()的地址。

    然后一链接,main.cpp中的 f(10); 就要去F文件给过来的符号表找 f() 的地址,找不到就会报链接错误。

    (注:如果大家对编译链接的知识感兴趣,可以看一下这篇文章:点我)

    改正:

    那怎么写呢?

    不在F.cpp中写这个函数的定义,直接把声明、定义(可以只有定义,更香)都放到 F.h 中去,预编译阶段会直接把内联函数换到main.cpp,相当于在main.cpp头顶上定义了这个内联函数,编译阶段就直接在调用的地方被展开。
    F.h

    #include <iostream>
    using namespace std;
    void f(int i)
    { 
         
    	cout << i << endl;
    }
    

    main.cpp

    #include "F.h"
    int main()
    { 
         
    	f(10);
    	return 0;
    }
    

知识大总结

  • 宏的优缺点:
    • 优点:
      1. 增强代码的复用性。
      2. 提高性能。
    • 缺点:
      1. 不方便宏调试(因为预编译就进行了替换)
      2. 导致代码可读性变差,可维护性变差,容易误用。
      3. 没有类型安全的检查。
  • C++有哪些技术替代宏:
    1. 常量定义——换用const
    2. 函数定义——换用内联函数


– 优点:
1. 增强代码的复用性。
2. 提高性能。
– 缺点:
1. 不方便宏调试(因为预编译就进行了替换)
2. 导致代码可读性变差,可维护性变差,容易误用。
3. 没有类型安全的检查。

  • C++有哪些技术替代宏:
    1. 常量定义——换用const
    2. 函数定义——换用内联函数

今天的文章内联函数的使用_传递函数方框图简化口诀「建议收藏」分享到此就结束了,感谢您的阅读。

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