C++内联函数与宏定义

客官°小女子只卖身不卖艺 2022-08-27 13:53 208阅读 0赞

**用内联取代宏：**

**1.内联可调试；**

**2.可进行类型安全检查或自动类型转换；**

**3.可访问成员变量。**

**另外，定义在类声明中的成员函数自动转化为内联函数。 **

**文章（一）**

内联函数与宏定义  
　　在C中，常用预处理语句\#define来代替一个函数定义。例如：  
　　　　\#define MAX(a，b) ((a)>(b)?(a):(b))  
　　该语句使得程序中每个出现MAX(a,b)函数调用的地方都被宏定义中后面的表达式((a)>(b)?(a):(b))所替换。

宏定义语句的书写格式有过分的讲究， MAX与括号之间不能有空格，所有的参数都要  
　　放在括号里。尽管如此，它还是有麻烦：  
　　　　int a=1，b=0；  
　　　　MAX(a++,b)； //a被增值2次  
　　　　MAX(a++,b+10)； //a被增值1次  
　　　　MAX(a,"Hello")； //错误地比较int和字符串，没有参数类型检查  
　　　　MAX( )函数的求值会由于两个参数值的大小不同而产生不同的副作用。  
　　　　MAX(a++,b)的值为2，同时a的值为3；  
　　　　MAX(a++,b+10)的值为10，同时a的值为2。  
　　如果是普通函数，则MAX(a,"HellO")会受到函数调用的检查，但此处不会因为两个参数类型不同而被编译拒之门外。幸运的是，通过一个内联函数可以得到所有宏的替换效能和 所有可预见的状态以及常规函数的类型检查：  
　　　　inline int MAX(int a，int b)  
　　　　\{  
　　　　　return a>b?a:b；  
　　　　\}

1.内联函数与宏的区别：

传统的宏定义函数可能会引起一些麻烦。

ex：

\#define F(x) x+x

void main()\{int i=1;F(i++);\}

这里x将被加两次。

内联函数被编译器自动的用函数的形势添加进代码，而不会出现这种情况。

内联函数的使用提高了效率（省去了很多函数调用汇编代码如：call和ret等）。

2.内联函数的使用：

所有在类的声明中定义的函数将被自动认为是内联函数。

class A()

void c();// not a inline function;

void d()\{ print("d() is a inline function.");\}

如果想将一个全局函数定义为内联函数可用，inline 关键字。

inline a()\{print("a() is a inline function.");\}

注意：

在内联函数中如果有复杂操作将不被内联。如：循环和递归调用。

总结：

将简单短小的函数定义为内联函数将会提高效率。

**文章（二）**

8.5.1 用内联取代宏代码   
C++ 语言支持函数内联，其目的是为了提高函数的执行效率（速度）。   
在 C程序中，可以用宏代码提高执行效率。宏代码本身不是函数，但使用起来象函数。预处理器用复制宏代码的方式代替函数调用，省去了参数压栈、生成汇编语言的 CALL调用、返回参数、执行return等过程，从而提高了速度。使用宏代码最大的缺点是容易出错，预处理器在复制宏代码时常常产生意想不到的边际效 应。例如   
\#define MAX(a, b)       (a) > (b) ? (a) : (b)   
语句    
result = MAX(i, j) + 2 ;   
将被预处理器解释为   
result = (i) > (j) ? (i) : (j) + 2 ;   
由于运算符‘+’比运算符‘:’的优先级高，所以上述语句并不等价于期望的   
result = ( (i) > (j) ? (i) : (j) ) + 2 ;   
如果把宏代码改写为   
\#define MAX(a, b)       ( (a) > (b) ? (a) : (b) )   
则可以解决由优先级引起的错误。但是即使使用修改后的宏代码也不是万无一失的，例如语句   
result = MAX(i++, j);   
将被预处理器解释为   
result = (i++) > (j) ? (i++) : (j);   
对于C++ 而言，使用宏代码还有另一种缺点：无法操作类的私有数据成员。

让 我们看看C++ 的“函数内联”是如何工作的。对于任何内联函数，编译器在符号表里放入函数的声明（包括名字、参数类型、返回值类型）。如果编译器没有发现内联函数存在错 误，那么该函数的代码也被放入符号表里。在调用一个内联函数时，编译器首先检查调用是否正确（进行类型安全检查，或者进行自动类型转换，当然对所有的函数 都一样）。如果正确，内联函数的代码就会直接替换函数调用，于是省去了函数调用的开销。这个过程与预处理有显著的不同，因为预处理器不能进行类型安全检 查，或者进行自动类型转换。假如内联函数是成员函数，对象的地址（this）会被放在合适的地方，这也是预处理器办不到的。   
C++ 语言的函数内联机制既具备宏代码的效率，又增加了安全性，而且可以自由操作类的数据成员。所以在C++ 程序中，应该用内联函数取代所有宏代码，“断言assert”恐怕是唯一的例外。assert是仅在Debug版本起作用的宏，它用于检查“不应该”发生 的情况。为了不在程序的Debug版本和Release版本引起差别，assert不应该产生任何副作用。如果assert是函数，由于函数调用会引起内 存、代码的变动，那么将导致Debug版本与Release版本存在差异。所以assert不是函数，而是宏。（参见6.5节“使用断言”）  
8.5.2 内联函数的编程风格   
关键字inline必须与函数定义体放在一起才能使函数成为内联，仅将inline放在函数声明前面不起任何作用。如下风格的函数Foo不能成为内联函数：   
inline void Foo(int x, int y);  // inline仅与函数声明放在一起   
void Foo(int x, int y)   
\{   
…   
\}   
而如下风格的函数Foo则成为内联函数：   
void Foo(int x, int y);    
inline void Foo(int x, int y) // inline与函数定义体放在一起   
\{   
…   
\}   
所 以说，inline是一种“用于实现的关键字”，而不是一种“用于声明的关键字”。一般地，用户可以阅读函数的声明，但是看不到函数的定义。尽管在大多数 教科书中内联函数的声明、定义体前面都加了inline关键字，但我认为inline不应该出现在函数的声明中。这个细节虽然不会影响函数的功能，但是体 现了高质量C++/C程序设计风格的一个基本原则：声明与定义不可混为一谈，用户没有必要、也不应该知道函数是否需要内联。   
定义在类声明之中的成员函数将自动地成为内联函数，例如   
class A   
\{   
public:   
void Foo(int x, int y) \{ … \}  // 自动地成为内联函数   
\}   
将成员函数的定义体放在类声明之中虽然能带来书写上的方便，但不是一种良好的编程风格，上例应该改成：   
// 头文件   
class A   
\{   
public:   
void Foo(int x, int y)；    
\}   
// 定义文件   
inline void A::Foo(int x, int y)   
\{   
…   
\}

8.5.3 慎用内联   
内联能提高函数的执行效率，为什么不把所有的函数都定义成内联函数？   
如果所有的函数都是内联函数，还用得着“内联”这个关键字吗？   
内 联是以代码膨胀（复制）为代价，仅仅省去了函数调用的开销，从而提高函数的执行效率。如果执行函数体内代码的时间，相比于函数调用的开销较大，那么效率的 收获会很少。另一方面，每一处内联函数的调用都要复制代码，将使程序的总代码量增大，消耗更多的内存空间。以下情况不宜使用内联：   
（1）如果函数体内的代码比较长，使用内联将导致内存消耗代价较高。   
（2）如果函数体内出现循环，那么执行函数体内代码的时间要比函数调用的开销大。   
类的构造函数和析构函数容易让人误解成使用内联更有效。要当心构造函数和析构函数可能会隐藏一些行为，如“偷偷地”执行了基类或成员对象的构造函数和析构函数。所以不要随便地将构造函数和析构函数的定义体放在类声明中。   
一个好的编译器将会根据函数的定义体，自动地取消不值得的内联（这进一步说明了inline不应该出现在函数的声明中）。   
8.6 一些心得体会   
C++ 语言中的重载、内联、缺省参数、隐式转换等机制展现了很多优点，但是这些优点的背后都隐藏着一些隐患。正如人们的饮食，少食和暴食都不可取，应当恰到好 处。我们要辨证地看待C++的新机制，应该恰如其分地使用它们。虽然这会使我们编程时多费一些心思，少了一些痛快，但这才是编程的艺术。