C++实操之内联成员函数介绍

前言

在C语言中，我们使用了宏函数，这是编译器用来减少执行时间的一种优化技术。那么问题来了，在C++中，有什么更好的方法来解决这个问题呢？我们引入了内联函数，这是编译器用来减少执行时间的一种优化技术。我们将讨论内联函数的 “what, why, when & how”。

什么是内联函数：

内联函数是C++的一个增强功能，可以减少程序的执行时间。函数可以通过指示编译器，使其成为内联函数，这样编译器就可以取代那些被调用的函数定义。编译器会在编译时替换内联函数的定义，而不是在运行时引用函数定义。

注意：这只是建议编译器将函数内联，如果函数很大（在可执行指令等方面），编译器可以忽略 "内联 "请求，将函数作为普通函数处理。

如何使一个函数成为内联：

要使任何函数成为内联函数，在其定义的开头使用关键字 "inline"。

例子：

 
 
第一种情况：
 
class A
 
{
 
public:
 
  inline int add(int a, int b)
 
  {
 
    return (a+b);
 
  }
 
};
 
 
 
第二种情况：
 
class A
 
{
 
public:
 
  int add(int a, int b);
 
};
 
 
 
inline int A::add(int a, int b)
 
{
 
  return (a+b);
 
}
 
 
 
第三种情况：
 
inline int add_two (int a, int b)
 
{
 
  return (a+b);
 
}

你可以在它的类定义中定义一个成员函数，或者如果你已经在类定义中声明了（但没有定义）该成员函数，你可以在外面定义它。

第一种情况：

当在类成员列表中定义的成员函数默认为内联成员函数，所以第一个class A定义里，也可以省略inline关键字。

一般含有几行代码的成员函数通常被内联声明，或者说可以在类的定义中定义较短的函数。

第二种情况：

如果你在类定义之外定义一个成员函数，它必须出现在包围类定义的命名空间范围内。你还必须使用范围解析（::）操作符来限定成员函数的名称。

这时如果要声明为内联函数，可以类中用inline关键字声明它（并在其类之外定义该函数），或者在类的声明之外用inline关键字定义它。

上面第二个class A是在定义处使用inline关键字。

第三种情况：

普通的全局函数，可以在声明或定义处添加inline关键字。

在下面的例子中，成员函数Y::f()是一个内联成员函数:

链接属性：

内联修饰符不影响成员或非成员函数的链接属性：链接默认为外部链接。

内部链接表示只在当前文件内可访问，外部链接表示多个文件可访问。

局部类的成员函数必须在其类定义中定义。因此，局部类的成员函数是隐含的内联函数。这些内联成员函数没有链接属性。

为什么使用内联：

在许多地方，我们为小的工作/功能创建函数，其中包含简单和较少数量的可执行指令。想象一下它们每次被调用者调用时的开销。

当遇到正常的函数调用指令时，程序会存储紧随函数调用语句之后的指令的内存地址，将被调用的函数加载到内存中，复制参数值，跳转到被调用函数的内存位置，执行函数代码，存储函数的返回值，然后跳回执行被调用函数前刚刚保存的指令地址。运行时间开销太大。

C++的内联函数提供了一个替代方案。使用inline关键字，编译器用函数代码本身替换函数调用语句，然后编译整个代码（此过程成为代码展开）。因此，使用内联函数，编译器不必跳到另一个位置来执行函数，然后再跳回来，因为被调用函数的代码已经提供给调用程序。

通过下面的优点、缺点和性能分析，你将能够理解为什么使用“inline”关键字。

优点 :

1. 它避免了函数调用的开销，从而加快了程序执行。

2. 当函数调用发生时，它节省了在堆栈上push/pop变量的开销。

3. 它节省了从一个函数中返回调用处的开销。

4. 它通过利用指令缓存来更多使用本地引用。

5. 通过将其标记为内联，你可以将函数定义放在头文件中（也就是说，它可以包含在多个编译单元中，而不会被链接器抱怨）。

缺点 :

1. 由于代码展开，增加了最终可执行文件的大小。

2. C++的内联是在编译时处理的。这意味着如果你改变了内联函数的代码，你将需要重新编译所有使用它的代码，以确保它被更新。

3.  当在头文件中使用时，它使你的头文件变得更大，因为用户并不关心这些信息。

4.  如上所述，它增加了可执行文件的大小，这可能会导致内存的抖动。更多的页面故障会降低你的程序性能。

5. 有时并不实用，例如在嵌入式系统中，由于存储空间的限制，要保证尽可能小的可执行文件。

关键点 ：

1. 内联函数只是一个建议，而不是强制性的。编译器可能会也可能不会内联你标记为内联的函数。没有标记为内联的函数，在编译或连接时，也可能被设置为内联。

2. 内联的工作方式就像编译器控制的复制/粘贴，这与预处理器的宏完全不同。宏会被强行内联，会污染所有的命名空间和代码，不容易调试。

3. 所有在类中声明并定义的成员函数默认是内联的。所以不需要明确定义为内联。

4. 虚函数不支持内联。但是，有时候，当编译器可以确定对象的类型时（即对象是在同一个函数体中声明和构造的），即使是一个虚拟函数也会被内联，因为编译器确切地知道对象的类型。

5. 模板方法/函数并不总是被内联的（它们在头文件中的存在不会使它们自动内联）。

6. 大多数编译器会对递归函数进行内联，有些编译器有此功能的开关，并可以设置最大的递归深度。

总结

到此这篇关于C++实操之内联成员函数介绍的文章就介绍到这了,更多相关C++内联成员函数内容请搜索悠悠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悠悠之家！