C语言中的内联函数inline

1.内联函数的定义：

内联函数是指用inline关键字修饰的函数。在类内定义的函数被默认成内联函数。内联函数从源代码层看，有函数的结构，而在编译后，却不具备函数的性质。
内联函数不是在调用时发生控制转移，而是在编译时将函数体嵌入在每一个调用处。编译时，类似宏替换，使用函数体替换调用处的函数名。一般在代码中用inline修饰，但是能否形成内联函数，需要看编译器对该函数定义的具体处理。

2.使用内联函数的好处

在C语言中，如果一些函数被频繁调用，不断地有函数入栈，即函数栈，会造成栈空间或栈内存的大量消耗。
为了解决这个问题，特别的引入了inline修饰符，表示为内联函数。
栈空间就是指放置程式的局部数据也就是函数内数据的内存空间，在系统下，栈空间是有限的，假如频繁大量的使用就会造成因栈空间不足所造成的程式出错的问题，函数的死循环递归调用的最终结果就是导致栈内存空间枯竭。

3. 使用实例

#include<stdio.h>  
inline int add(int x, int y)  
{  
    return x+y;  
}  

int main()  
{  
 int i,j,k;  
 printf("请输入两个整数的值:");  
 scanf("%d%d",&i,&j);  
 k=add(i,j);  
 printf("k=%d\n",k);  
 return 0;

内联函数在编译层面类似于宏替换。也就是说，程序执行过程中调用内联函数不需要入栈出栈，所以效率会提高。

4.内联函数与C语言函数调用的区别
　　首先讲一下函数调用，C语言函数调用的过程是：
　　①将参数压栈，一般是从右往左。
　　②使用call指令，调用函数。call指令会将当前指令所在的内存位置压
　　栈以便函数结束后返回。
　　③进入函数体（跳转到另一块内存中），执行，执行完后，使用通用
　　寄存器或者栈来存储返回值，使用ret指令返回。
　　

可以看到，函数调用是发生了跳转的，考虑一下跳转大小和指令预取这些东西，调用函数会加长执行时间。如果只是调用几次，时间差异可能感觉不出来，不是特别情况也不需要在乎。但函数被反复调用时，性能就会差很多。
所以有了内联函数这玩意，编译器会直接将对内联函数的调用扩展为整个函数的代码（几种情况除外，这个看书，我也记不住），也就是说，不会使用call和ret指令。所以，这样做的缺点就是每个调用函数的位置都被扩展成了函数的代码，会加大生成的可执行文件的大小。所以才会提倡，将调用频繁而函数本身却很小的函数声明为内联函数。
　　它们的区别就在这里，跳转和不跳转，牺牲时间还是牺牲空间。

5.内联函数(inline)与宏定义(#define)
先简明扼要，说下关键：

内联函数在可读性方面与函数是相同的，而在编译时是将函数直接嵌入调用程序的主体，省去了调用/返回指令，这样在运行时速度更快。
内联函数可以调试，而宏定义是不可以调试的。
内联函数与宏本质上是两个不同的概念如果程序编写者对于既要求快速，又要求可读的情况下，则应该将函数冠以inline。下面详细介绍一下探讨一下内联函数与宏定义。

①内联函数与宏定义的
　　内联函数是代码被插入到调用者代码处的函数。如同 #define 宏（但并不等同，原因见下文），内联函数通过避免被调用的开销来提高执行效率，尤其是它能够通过调用（“过程化集成”）被编译器优化。

② 内联函数是如何在安全和速度上取得折衷？

在 C 中，你可以通过在结构中设置一个 void* 来得到“封装的结构”，在这种情况下，指向实际数据的 void* 指针对于结构的用户来说是未知的。因此结构的用户不知道如何解释void*指针所指内容，但是存取函数可以将 void* 转换成适当的隐含类型。这样给出了封装的一种形式。
不幸的是这样做丧失了类型安全，并且也将繁琐的对结构中的每个域的访问强加于函数调用。（如果你允许直接存取结构的域，那么对任何能直接存取的人来说，了解如何解释 void* 指针所指内容就是必要的了；这样将使改变底层数据结构变的困难）。
虽然函数调用开销是很小的，但它会被累积。C++类允许函数调用以内联展开。这样让你在得到封装的安全性时，同时得到直接存取的速度。此外，内联函数的参数类型由编译器检查，这是对 C 的 #define 宏的一个改进。

③为什么用内联函数？而不是原来清晰的 #define 宏？
因为#define宏定义函数是在四处是有害的：
　　和 #define 宏不同的是，内联函数总是对参数只精确地进行一次求值，从而避免了那声名狼藉的宏错误。换句话说，调用内联函数和调用正规函数是等价的，差别仅仅是更快：


// 返回 i 的绝对值的宏
#define unsafe(i) \
         ( (i) >= 0 ? (i) : -(i) )

// 返回 i 的绝对值的内联函数
inline
int safe(int i)
{
   return i >= 0 ? i : -i;
}

int f();

void userCode(int x)
{
   int ans;

   ans = unsafe(x++);   // 错误！x 被增加两次
   ans = unsafe(f());   // 危险！f()被调用两次

   ans = safe(x++);     // 正确！ x 被增加一次
   ans = safe(f());     // 正确！ f() 被调用一次
}

和宏不同的，还有内联函数的参数类型被检查，并且被正确地进行必要的转换。宏定义复杂函数是有害的；非万不得已不要用。

④ 如何告诉编译器使非成员函数成为内联函数？
声明内联函数看上去和普通函数非常相似：
void f(int i, char c);
当你定义一个内联函数时，在函数定义前加上 inline 关键字，并且将定义放入头文件：inlinevoid f(int i, char c){ // …}
注意：将函数的定义（{…}之间的部分）放在头文件中是强制的，除非该函数仅仅被单个 .cpp 文件使用。尤其是，如果你将内联函数的定义放在 .cpp 文件中并且在其他 .cpp文件中调用它，连接器将给出 “unresolved external” 错误。

⑤ 如何告诉编译器使一个成员函数成为内联函数？

声明内联成员函数看上去和普通函数非常类似：
class Fred {public:
void f(int i, char c);};
但是当你定义内联成员函数时，在成员函数定义前加上 inline 关键字，并且将定义放入头文件中：inlinevoid Fred::f(int i, char c){ // …}通常将函数的定义（{…}之间的部分）放在头文件中是强制的。如果你将内联函数的定义放在 .cpp 文件中并且在其他 .cpp 文件中调用它，连接器将给出“unresolved external”错误。

⑥ 有其它方法告诉编译器使成员函数成为内联吗？
有：在类体内定义成员函数：class Fred {public: void f(int i, char c) { // … }};尽管这对于写类的人来说很容易，但由于它将类是“什么”(what)和类“如何”(how)工作混在一起.小结总之，在嵌入式C（或C++）编程里面，懂得使用内联函数（inline）与宏定义（#define），并使用好它们，对我们是大有裨益的。

C语言中的内联函数inline

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