引入內聯函數的目的是為了解決程序中函數調用的效率問題。
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函數是一種更高級的抽象。它的引入使得編程者只關心函數的功能和使用方法,而不必關心函數功能的具體實現;函數的引入可以減少程序的目標代碼,實現程序代碼和數據的共享。但是,函數調用也會帶來降低效率的問題,因為調用函數實際上將程序執行順序轉移到函數所存放在內存中某個地址,將函數的程序內容執行完后,再返回到轉去執行該函數前的地方。這種轉移操作要求在轉去前要保護現場并記憶執行的地址,轉回后先要恢復現場,并按原來保存地址繼續執行。因此,函數調用要有一定的時間和空間方面的開銷,于是將影響其效率。特別是對于一些函數體代碼不是很大,但又頻繁地被調用的函數來講,解決其效率問題更為重要。引入內聯函數實際上就是為了解決這一問題。
在程序編譯時,編譯器將程序中出現的內聯函數的調用表達式用內聯函數的函數體來進行替換。顯然,這種做法不會產生轉去轉回的問題,但是由于在編譯時將函數休中的代碼被替代到程序中,因此會增加目標程序代碼量,進而增加空間開銷,而在時間代銷上不象函數調用時那么大,可見它是以目標代碼的增加為代價來換取時間的節省。
inline的函數是復制到調用位置,而不是跳轉調用,這樣的好處是避免函數調用本身出棧入棧消耗額外的時間,而且高速緩存會更容易命中(一項CPU的技術,命中時會提高運行速度,數據不走內存避免了額外時間消耗)。。。 inline只用于內容重復,但代碼很短的函數,避免出棧入棧消耗額外的時間,其實內聯函數并不是真正意義的函數。。。而是對重復代碼的簡化。。。。
對于復雜函數,不建議用inline,因為他在每個調用位置都會復制編譯,會讓代碼變得非常長,被100個位置調用,該函數的內存增加100倍,而且現在電腦非常快,inline其實根本沒必要,一般只有幾行的函數才有理由用inline,因為他的出棧入棧跳轉相對本身代碼運行時間的比例較高,而長代碼就微乎其微。。。。其實inline知道有就行,現在編程很少用。。。
用的話這個函數代碼也不要超過10行,而且通常C語言會用 宏代碼來代替inline完成重復的短代碼,宏其實效果比inline更好,這樣inline使用頻率更低, inline用的并不多。。。
為了運行效率。內聯函數與普通函數相比,沒有參數入棧出棧的過程,所以內聯函數相當于是把函數體內的代碼直接復制到調用的地方,因為少了參數傳遞過程,因此提高了效率。c++為了運行效率引入內聯函數。
在c++中內聯函數是對宏定義一種改造,因為利用內聯函數取代宏定義得好處是:
1、可進行類型安全檢查或自動類型轉換、
例如:在c語言中,常用預處理器語句#define來代替一個函數定義。例如:
#define MAX(a,b) ((a)(b)? (a):(b))
該語句是在程序中每個出現Max(a,b)函數調用得地方,都被后面得表達式((a)(b)?(a):(b))所替代
不難發現其實對參數a,b來說都沒有數據類型得定義,缺少一些安全性檢查。
2、提高程序的運行效率
對于c++中一般得函數,被程序調用得時都需要為該函數開辟空間進行函數得壓棧、出棧等所帶來得開銷,而
內聯函數像宏一樣被展開,調用內聯函數的時候,由編譯器負責把內聯函數的函數體代碼塊替換到內聯函數被調用的
地方,這一點與宏替換很相似;取消了函數參數壓棧、出棧所帶來的開銷,從而減少了函數調用開銷,提高程序得運
行效率。
所以,內聯函數在項目開發中經常用到,所以關于內聯函數得使用應用如下:
第一種 、內聯函數得聲明和函數體得定義在一起
例如:
inline int Max(int a, int b){return ((a b) ? a : b)};
第二種、c++類得成員函數也可以被定義為內聯函數
class Student{
private:
int nID;
int nAge;
float fScore;
public:
void setID(int nid){ nID = nid; } //該成員函數默認自動為內聯函數(隱式定義內聯函數)
int getID(void){ return nID; } //該成員函數默認自動為內聯函數(隱式定義內聯函數)
inline void setAge(int nage) { nAge = nage; } //顯式定義內聯函數
inline int getAge(void) { return nAge; } //顯式定義內聯函數
void setScore(float fscore); //類定義體內沒有聲明為內聯函數;
float getScore(void); //類定義體內沒有聲明為內聯函數;
}
inline void Student::setScore(float fscore){ fScore = fscore; } //類定義體外實現為內聯函數;
inline float Student::getScore(void) { return fScore; } //類定義體外實現為內聯函數;
注意:(1)C++中,在類定義體內部定義了函數體的成員函數,被編譯器默認為內聯函數,而不管這個函數頭前面是
否有關鍵字inline,比如:setID()、getID()、setAge()、getAge();
(2)以把實現在類定義體外部的成員函數定義為內聯函數,這個時候在類定義體中只有成員函數頭的聲明,而
其實現是在類定義體外部,比如:setScore()和getScore();
內聯函數的局限性:
1、由于內聯函數與宏一樣也是實現為代碼替換,所以定義為內聯函數的函數體不宜過大,如果函數體過
大,則某些普通的編譯器就會放棄內聯方式,而改用調用普通函數的方式,這樣就失去了內聯函數的意義了;所以,
內聯函數的函數體代碼不宜過大,一般就是3---4行代碼即可;
2、由于內聯函數是編譯器在便宜階段進行函數體展開的,所以,這就把類的內聯函數的定義與實現都必須在
聲明類的那個頭文件中,而不能放在實現類的那個cpp文件中;這一點與模板template的特性相似
應該是c++中才有的,
inline 關鍵字用來定義一個類的內聯函數,引入它的主要原因是用它替代C中表達式形式的宏定義。
表達式形式的宏定義一例:
#define ExpressionName(Var1,Var2) (Var1+Var2)*(Var1-Var2)
為什么要取代這種形式呢,且聽我道來:
1.
首先談一下在C中使用這種形式宏定義的原因,C語言是一個效率很高的語言,這種宏定義在形式及使用上像一個函數,但它使用預處理器實現,沒有了參數壓棧,代碼生成等一系列的操作,因此,效率很高,這是它在C中被使用的一個主要原因。
2.
這種宏定義在形式上類似于一個函數,但在使用它時,僅僅只是做預處理器符號表中的簡單替換,因此它不能進行參數有效性的檢測,也就不能享受C++編譯器嚴格類型檢查的好處,另外它的返回值也不能被強制轉換為可轉換的合適的類型,這樣,它的使用就存在著一系列的隱患和局限性。
3.
在C++中引入了類及類的訪問控制,這樣,如果一個操作或者說一個表達式涉及到類的保護成員或私有成員,你就不可能使用這種宏定義來實現(因為無法將this指針放在合適的位置)。
4. inline 推出的目的,也正是為了取代這種表達式形式的宏定義,它消除了它的缺點,同時又很好地繼承了它的優點。
為什么inline能很好地取代表達式形式的預定義呢?
對應于上面的1-3點,闡述如下:
1. inline 定義的類的內聯函數,函數的代碼被放入符號表中,在使用時直接進行替換,(像宏一樣展開),沒有了調用的開銷,效率也很高。
2.
很明顯,類的內聯函數也是一個真正的函數,編譯器在調用一個內聯函數時,會首先檢查它的參數的類型,保證調用正確。然后進行一系列的相關檢查,就像對待任何一個真正的函數一樣。這樣就消除了它的隱患和局限性。
3. inline 可以作為某個類的成員函數,當然就可以在其中使用所在類的保護成員及私有成員。
在何時使用inline函數:
首先,你可以使用inline函數完全取代表達式形式的宏定義。
另外要注意,內聯函數一般只會用在函數內容非常簡單的時候,這是因為,內聯函數的代碼會在任何調用它的地方展開,如果函數太復雜,代碼膨脹帶來的惡果很可能會大于效率的提高帶來的益處。
速度是有代價的,inline和宏都是用空間換時間。
使用內聯函數的時候要注意:
1.遞歸函數不能定義為內聯函數
2.內聯函數一般適合于不存在while和switch等復雜的結構且只有1~5條語句的小函數上,否則編譯系統將該函數視為普通函數。
3.內聯函數只能先定義后使用,否則編譯系統也會把它認為是普通函數。
4.對內聯函數不能進行異常的接口聲明。