C++ 内联函数是什么

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在 C 语言中，我们使用了宏函数，这是一种编译器使用的优化技术，用于减少执行时间等。那么问题来了，C++ 有什么类似的技术，而且是以什么更好的方式呢？内联函数应运而生，这是一种编译器使用的优化技术，尤其用于减少执行时间。我们将涵盖内联函数的“是什么、为什么、何时及如何”。

什么是内联函数
内联函数是 C++ 的一项增强功能，用于提高程序的执行时间。可以指示编译器将函数设为内联，以便编译器可以在调用这些函数定义的地方替换它们。编译器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：这只是对编译器的一个建议，要求将其设为内联。如果函数很大（就可执行指令而言），编译器可能会忽略“inline”请求，并将该函数视为普通函数。

如何使函数内联
要使任何函数成为内联函数，请在其定义前加上关键字“inline”。

示例 –

Class A
{
 Public:
    inline int add(int a, int b)
    {
       return (a + b);
    };
}

Class A
{
 Public:
    int add(int a, int b);
};

inline int A::add(int a, int b)
{
   return (a + b);
}

为什么使用 –
在许多地方，我们会为小的任务/功能创建函数，这些函数包含简单且数量少的执行指令。想象一下它们每次被调用时产生的调用开销。
遇到普通函数调用指令时，程序会保存函数调用语句后面指令的内存地址，将要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，然后跳转回执行被调用函数之前保存的指令地址。这会产生很大的运行时开销。
C++ 内联函数提供了一种替代方案。使用 inline 关键字后，编译器会将函数调用语句替换为函数代码本身（称为展开过程），然后编译整个代码。因此，有了内联函数，编译器就不必跳转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提供给调用程序。
通过以下优点、缺点和性能分析，您将能够理解“为什么”使用 inline 关键字
优点 :-
1. 通过避免函数调用开销来加速程序。
2. 在发生函数调用时，节省了在堆栈上压入/弹出变量的开销。
3. 节省了从函数返回调用的开销。
4. 通过利用指令缓存来提高局部性。
5. 通过标记为内联，可以将函数定义放在头文件中（即可以包含在多个编译单元中，而不会导致链接器报错）

缺点:-
1. 由于代码展开，增加了可执行文件的大小。
2. C++ 内联在编译时解析。这意味着如果您更改了内联函数中的代码，您将需要重新编译所有使用它的代码，以确保它已更新。
3. 在头文件中使用时，它会使您的头文件变大，其中包含用户不关心的信息。
4. 如上所述，它会增加可执行文件的大小，这可能会导致内存抖动。更多的页面错误会降低程序的性能。
5. 有时可能不适用，例如在嵌入式系统中，由于内存限制，不希望有大的可执行文件。

何时使用 -
可以根据程序员的需求将函数设为内联。下面是一些有用的建议：
1. 当需要性能时，使用内联函数。
2. 使用内联函数而不是宏。
3. 倾向于在类外部使用内联关键字以及函数定义，以隐藏实现细节。

关键点 -
1. 这只是一个建议，并非强制。编译器可能会或可能不会内联您标记为内联的函数。它也可能决定在编译或链接时内联未标记为内联的函数。
2. 内联函数的工作方式类似于由编译器控制的复制/粘贴，这与预处理器宏有很大不同：宏会被强制内联，会污染所有命名空间和代码，并且不容易调试。
3. 类内部声明和定义的所有成员函数默认都是内联的。因此，无需显式定义。
4. 虚函数不应被内联。不过，有时当编译器能确定对象类型时（例如，对象是在同一个函数体内部声明和构造的），即使是虚函数也会被内联，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（它们出现在头文件中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，但有些编译器提供了 #pragmas -
Microsoft C++ 编译器 - inline_recursion(on)，并且可以使用 inline_depth 控制其限制。
在 GCC 中，您还可以通过命令行参数 --max-inline-insns-recursive 来传递此选项。