C++之inline內聯函數

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一、inline內聯函數特徵
1、相當於把內聯函數裏面的內容寫在調用內聯函數處；
2、相當於不用執行進入函數的步驟，直接執行函數體；
3、相當於宏，卻比宏多了類型檢查，真正具有函數特性；
4、函數內不能包含循環、遞歸、switch 等複雜操作；
5、在類聲明中定義的函數，除了虛函數的其他函數都會自動隱式地當成內聯函數。

二、inline內聯函數的使用

// 聲明1（加 inline，建議使用）
inline int functionName(int first, int secend,...);

// 聲明2（不加 inline）
int functionName(int first, int secend,...);

// 定義
inline int functionName(int first, int secend,...) {/****/};

// 類內定義，隱式內聯
class A {
    int doA() { return 0; }         // 隱式內聯
}

// 類外定義，需要顯式內聯
class A {
    int doA();
}
inline int A::doA() { return 0; }   // 需要顯式內聯

三、編譯器對 inline內聯函數的處理步驟
1、將 inline 函數體複製到 inline 函數調用點處；
2、爲所用 inline 函數中的局部變量分配內存空間；
3、將 inline 函數的的輸入參數和返回值映射到調用方法的局部變量空間中；
4、如果 inline 函數有多個返回點，將其轉變爲 inline 函數代碼塊末尾的分支（使用 GOTO）。

四、inline內聯函數的優缺點
1、優點
a、內聯函數同宏函數一樣將在被調用處進行代碼展開，省去了參數壓棧、棧幀開闢與回收，結果返回等，從而提高程序運行速度。
b、內聯函數相比宏函數來說，在代碼展開時，會做安全檢查或自動類型轉換（同普通函數），而宏定義則不會。
c、在類中聲明同時定義的成員函數，自動轉化爲內聯函數，因此內聯函數可以訪問類的成員變量，宏定義則不能。
d、內聯函數在運行時可調試，而宏定義不可以。

2、缺點
a、代碼膨脹。內聯是以代碼膨脹（複製）爲代價，消除函數調用帶來的開銷。如果執行函數體內代碼的時間，相比於函數調用的開銷較大，那麼效率的收穫會很少。另一方面，每一處內聯函數的調用都要複製代碼，將使程序的總代碼量增大，消耗更多的內存空間。
b、inline 函數無法隨着函數庫升級而升級。inline函數的改變需要重新編譯，不像 non-inline 可以直接鏈接。
c、是否內聯，程序員不可控。內聯函數只是對編譯器的建議，是否對函數內聯，決定權在於編譯器。
d、內聯函數的定義必須出現在對該函數的調用之前，因爲編譯器在對函數調用語句進行替換時，必須事先知道替換該語句的代碼是什麼。所以如果僅在聲明函數原型時加上關鍵字inline，並不能達到內聯效果。

五、虛函數（virtual）可以是內聯函數（inline）嗎？
參閱：http://www.cs.technion.ac.il/users/yechiel/c+±faq/inline-virtuals.html
1、虛函數可以是內聯函數，內聯是可以修飾虛函數的，但是當虛函數表現多態性的時候不能內聯。
2、內聯是在編譯器建議編譯器內聯，而虛函數的多態性在運行期，編譯器無法知道運行期調用哪個代碼，因此虛函數表現爲多態性時（運行期）不可以內聯。
3、inline virtual 唯一可以內聯的時候是：編譯器知道所調用的對象是哪個類（如 Base::who()），這隻有在編譯器具有實際對象而不是對象的指針或引用時纔會發生。

#include <iostream>  
using namespace std;
class Base
{
public:
    inline virtual void who()
    {
        cout << "I am Base\n";
    }
    virtual ~Base() {}
};
class Derived : public Base
{
public:
    inline void who()  // 不寫inline時隱式內聯
    {
        cout << "I am Derived\n";
    }
};

int main()
{
    // 此處的虛函數 who()，是通過類（Base）的具體對象（b）來調用的，編譯期間就能確定了，所以它可以是內聯的，但最終是否內聯取決於編譯器。 
    Base b;
    b.who();

    // 此處的虛函數是通過指針調用的，呈現多態性，需要在運行時期間才能確定，所以不能爲內聯。  
    Base *ptr = new Derived();
    ptr->who();

    // 因爲Base有虛析構函數（virtual ~Base() {}），所以 delete 時，會先調用派生類（Derived）析構函數，再調用基類（Base）析構函數，防止內存泄漏。
    delete ptr;
    ptr = nullptr;

    system("pause");
    return 0;
} 

建議：虛函數不要使用inline修飾。

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