学习C语言的重要内容之一是学习函数调用的内部机制，下文将从函数调用开始引申到内联函数，直到剖析内联函数。
函数调用(假设函数A调用了函数B)
对于被调用者B而言，其执行过程分为5步：
- 若有形参，在栈上给形参变量开辟空间
- 若有形参，进行实参与形参的值传递
- 执行函数体
- return结束函数，若有返回值，把值返回到调用处
- 由系统释放该函数在栈上的空间
对于调用者A而言，因为函数结束后需要回到调用处继续执行下面的代码，因此需要保存调用前的现场以及恢复现场，于是A的调用过程分为3步：
- 保存现场，记录函数A当前的执行状态(包括一些寄存器的值、执行地址等等)
- B函数的执行
- 恢复现场，取出保护现场时的记录，重新回到调用B前的状态
于是整个过程图解如下：
在图中我们看到了保存现场和恢复现场都是需要一定时间的，这两个时间之和就是调用一个函数的切换时间，而切换时间大概有多长呢？我们可以测试一下，本人的编译环境是win10_64位操作系统,16.04_64位的Ubuntu虚拟机，gcc_version_5.4.0编译链。
切换时间
为了大概测试切换时间，我们需要把上图中B的函数体尽可能减少到无，于是我们设计一个“空函数”，函数体不作任何操作而直接return返回，并且记录函数调用前后的时间，这样来大概计算得出ticks数(没有转换为实际的秒或毫秒，只需要比较即可)，为了增加说服力，这个过程执行1百万次，然后求均值，代码如下：
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#define TEST_NUM 1000000
void Max(int a, int b)
{
//直接返回
return;
}
int main(void)
{
//clock_t是clock()函数返回的变量类型
clock_t start = 0L;
clock_t stop = 0L;
clock_t ret = 0L;
int i;
for(i = 0; i<TEST_NUM; ++i)
{
//记录ticks
start = clock();
Max(1,2);
stop = clock();
//计算
ret += (stop-start);
}
//输出均值
printf("ret_avg %lf ticks\n",(double)ret/(TEST_NUM*1.0));
}
小白的输出结果是：
ret_avg 0.481435 ticks
结果每次都会不一样，视CPU当前的工作量、操作系统进程数量等等情况而定，但是大概能够知道，在这样的环境下，切换时间约为0.5 ticks。那么0.5 ticks是什么样的时间长度概念？？我们不需要转换为秒/毫秒，下面把函数调用部分换成语句，也就是直接实现Max的功能，代码如下：
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#define TEST_NUM 1000000
void Max(int a, int b)
{
//直接返回
return;
}
int main(void)
{
//clock_t是clock()函数返回的变量类型
clock_t start = 0L;
clock_t stop = 0L;
clock_t ret = 0L;
int i;
for(i = 0; i<TEST_NUM; ++i)
{
//记录ticks
start = clock();
int a = 1;
int b = 2;
int c = a>b ? a: b;
stop = clock();
//计算
ret += (stop-start);
}
//输出均值
printf("ret_avg %lf ticks\n",(double)ret/(TEST_NUM*1.0));
}
运行结果与函数调用相比：
不调用函数：rret_avg 0.475625 ticks
调用函数：ret_avg 0.481435 ticks
大家可以测试更多的数据，使得数据更加有说服力。在此能够看到，函数的切换时间和若干条语句的执行的时候大概相等。
简短函数被频繁调用所产生的问题
由上述结果可知，若干条语句的执行时间≈函数切换时间，现在我们修改Max函数的代码，它用于求两个整型数据之间的最大者：
int Max(int a, int b)
{
return a>b ? a : b;
}
很明显，Max函数中只有一句执行代码，大概比切换时间还要短。
现在的背景是，Max()这样一个简短的函数在一个工程中被频繁调用，甚至出现了成千上万次调用，那么有一个非常令人无奈的情况出现：Max函数的切换时间比函数执行代码时间要长，而真正对工程作出贡献的是函数执行代码那部分，当需要成千上万次切换的时候，实际执行效率显得相当低下，图解如下：
那么怎么去解决这个问题？这就是内联函数出现的必要，上述问题的根本原因是函数调用所开销的切换时间，如果没有函数调用，而是直接把函数体拷贝到调用处，这样就不需要函数的切换了，这就是内联函数的含义，图解如下：
内联函数
可以使用inline 定义一个内联函数，如下：
static inline int max(int a, int b)
{
return ((a>b)?a:b);
}
使用内联函数是以空间换时间的一种概念，若函数A多处调用内联函数B，则A的实际运行代码会被B的副本所加入而展开，程序尺寸会增大。
综上所述，如果函数B满足以下2个条件，就可以考虑把它设计为内联函数：
- **函数的代码简短。**简短到其执行时间和切换时间具有可比性，比如内部只有3-4条语句。因为如果函数复杂，函数体执行时间较长，那么节约函数的切换时间显得非常可笑，并且此时大量的代码被重复拷贝，更加得不偿失。
- **函数被频繁调用。**如果一个函数的使用率很低，那么对它的优一切化都是徒劳的，在大型项目中，真正需要优化的都是热点代码，能够明显显示程序运行效率的代码。
最后需要说明，内联函数是C参考C++的，并不是所有编译器都会实现得一样，而且并不是所有编译器都会支持，很多编译器或许对inline函数没有处理，具体要查看编译器版本所支持的inline关键字操作。