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C++實操之內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)介紹

更新時間：2021年12月21日 15:07:03 作者：夜流冰

大家好，本篇文章主要講的是C++實操之內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)介紹，感興趣的同學(xué)趕快來看一看吧，對你有幫助的話記得收藏一下，方便下次瀏覽

前言

在C語言中，我們使用了宏函數(shù)，這是編譯器用來減少執(zhí)行時間的一種優(yōu)化技術(shù)。那么問題來了，在C++中，有什么更好的方法來解決這個問題呢？我們引入了內(nèi)聯(lián)函數(shù)，這是編譯器用來減少執(zhí)行時間的一種優(yōu)化技術(shù)。我們將討論內(nèi)聯(lián)函數(shù)的 “what, why, when & how”。

什么是內(nèi)聯(lián)函數(shù)：

內(nèi)聯(lián)函數(shù)是C++的一個增強功能，可以減少程序的執(zhí)行時間。函數(shù)可以通過指示編譯器，使其成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，這樣編譯器就可以取代那些被調(diào)用的函數(shù)定義。編譯器會在編譯時替換內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義，而不是在運行時引用函數(shù)定義。

注意：這只是建議編譯器將函數(shù)內(nèi)聯(lián)，如果函數(shù)很大（在可執(zhí)行指令等方面），編譯器可以忽略 "內(nèi)聯(lián) "請求，將函數(shù)作為普通函數(shù)處理。

如何使一個函數(shù)成為內(nèi)聯(lián)：

要使任何函數(shù)成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，在其定義的開頭使用關(guān)鍵字 "inline"。

例子：

 
 
第一種情況：
 
class A
 
{
 
public:
 
  inline int add(int a, int b)
 
  {
 
    return (a+b);
 
  }
 
};
 
 
 
第二種情況：
 
class A
 
{
 
public:
 
  int add(int a, int b);
 
};
 
 
 
inline int A::add(int a, int b)
 
{
 
  return (a+b);
 
}
 
 
 
第三種情況：
 
inline int add_two (int a, int b)
 
{
 
  return (a+b);
 
}

你可以在它的類定義中定義一個成員函數(shù)，或者如果你已經(jīng)在類定義中聲明了（但沒有定義）該成員函數(shù)，你可以在外面定義它。

第一種情況：

當(dāng)在類成員列表中定義的成員函數(shù)默認(rèn)為內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)，所以第一個class A定義里，也可以省略inline關(guān)鍵字。

一般含有幾行代碼的成員函數(shù)通常被內(nèi)聯(lián)聲明，或者說可以在類的定義中定義較短的函數(shù)。

第二種情況：

如果你在類定義之外定義一個成員函數(shù)，它必須出現(xiàn)在包圍類定義的命名空間范圍內(nèi)。你還必須使用范圍解析（::）操作符來限定成員函數(shù)的名稱。

這時如果要聲明為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，可以類中用inline關(guān)鍵字聲明它（并在其類之外定義該函數(shù)），或者在類的聲明之外用inline關(guān)鍵字定義它。

上面第二個class A是在定義處使用inline關(guān)鍵字。

第三種情況：

普通的全局函數(shù)，可以在聲明或定義處添加inline關(guān)鍵字。

在下面的例子中，成員函數(shù)Y::f()是一個內(nèi)聯(lián)成員函數(shù):

鏈接屬性：

內(nèi)聯(lián)修飾符不影響成員或非成員函數(shù)的鏈接屬性：鏈接默認(rèn)為外部鏈接。

內(nèi)部鏈接表示只在當(dāng)前文件內(nèi)可訪問，外部鏈接表示多個文件可訪問。

局部類的成員函數(shù)必須在其類定義中定義。因此，局部類的成員函數(shù)是隱含的內(nèi)聯(lián)函數(shù)。這些內(nèi)聯(lián)成員函數(shù)沒有鏈接屬性。

為什么使用內(nèi)聯(lián)：

在許多地方，我們?yōu)樾〉墓ぷ?功能創(chuàng)建函數(shù)，其中包含簡單和較少數(shù)量的可執(zhí)行指令。想象一下它們每次被調(diào)用者調(diào)用時的開銷。

當(dāng)遇到正常的函數(shù)調(diào)用指令時，程序會存儲緊隨函數(shù)調(diào)用語句之后的指令的內(nèi)存地址，將被調(diào)用的函數(shù)加載到內(nèi)存中，復(fù)制參數(shù)值，跳轉(zhuǎn)到被調(diào)用函數(shù)的內(nèi)存位置，執(zhí)行函數(shù)代碼，存儲函數(shù)的返回值，然后跳回執(zhí)行被調(diào)用函數(shù)前剛剛保存的指令地址。運行時間開銷太大。

C++的內(nèi)聯(lián)函數(shù)提供了一個替代方案。使用inline關(guān)鍵字，編譯器用函數(shù)代碼本身替換函數(shù)調(diào)用語句，然后編譯整個代碼（此過程成為代碼展開）。因此，使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)，編譯器不必跳到另一個位置來執(zhí)行函數(shù)，然后再跳回來，因為被調(diào)用函數(shù)的代碼已經(jīng)提供給調(diào)用程序。

通過下面的優(yōu)點、缺點和性能分析，你將能夠理解為什么使用“inline”關(guān)鍵字。

優(yōu)點 :

1. 它避免了函數(shù)調(diào)用的開銷，從而加快了程序執(zhí)行。

2. 當(dāng)函數(shù)調(diào)用發(fā)生時，它節(jié)省了在堆棧上push/pop變量的開銷。

3. 它節(jié)省了從一個函數(shù)中返回調(diào)用處的開銷。

4. 它通過利用指令緩存來更多使用本地引用。

5. 通過將其標(biāo)記為內(nèi)聯(lián)，你可以將函數(shù)定義放在頭文件中（也就是說，它可以包含在多個編譯單元中，而不會被鏈接器抱怨）。

缺點 :

1. 由于代碼展開，增加了最終可執(zhí)行文件的大小。

2. C++的內(nèi)聯(lián)是在編譯時處理的。這意味著如果你改變了內(nèi)聯(lián)函數(shù)的代碼，你將需要重新編譯所有使用它的代碼，以確保它被更新。

3.??當(dāng)在頭文件中使用時，它使你的頭文件變得更大，因為用戶并不關(guān)心這些信息。

4.??如上所述，它增加了可執(zhí)行文件的大小，這可能會導(dǎo)致內(nèi)存的抖動。更多的頁面故障會降低你的程序性能。

5. 有時并不實用，例如在嵌入式系統(tǒng)中，由于存儲空間的限制，要保證盡可能小的可執(zhí)行文件。

關(guān)鍵點：

1. 內(nèi)聯(lián)函數(shù)只是一個建議，而不是強制性的。編譯器可能會也可能不會內(nèi)聯(lián)你標(biāo)記為內(nèi)聯(lián)的函數(shù)。沒有標(biāo)記為內(nèi)聯(lián)的函數(shù)，在編譯或連接時，也可能被設(shè)置為內(nèi)聯(lián)。

2. 內(nèi)聯(lián)的工作方式就像編譯器控制的復(fù)制/粘貼，這與預(yù)處理器的宏完全不同。宏會被強行內(nèi)聯(lián)，會污染所有的命名空間和代碼，不容易調(diào)試。

3. 所有在類中聲明并定義的成員函數(shù)默認(rèn)是內(nèi)聯(lián)的。所以不需要明確定義為內(nèi)聯(lián)。

4. 虛函數(shù)不支持內(nèi)聯(lián)。但是，有時候，當(dāng)編譯器可以確定對象的類型時（即對象是在同一個函數(shù)體中聲明和構(gòu)造的），即使是一個虛擬函數(shù)也會被內(nèi)聯(lián)，因為編譯器確切地知道對象的類型。

5. 模板方法/函數(shù)并不總是被內(nèi)聯(lián)的（它們在頭文件中的存在不會使它們自動內(nèi)聯(lián)）。

6. 大多數(shù)編譯器會對遞歸函數(shù)進行內(nèi)聯(lián)，有些編譯器有此功能的開關(guān)，并可以設(shè)置最大的遞歸深度。