前言

在C語言中，我們使用了宏函數，這是編譯器用來減少執行時間的一種優化技術。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？我們引入了內聯函數，這是編譯器用來減少執行時間的一種優化技術。我們將討論內聯函數的 “what, why, when & how”。

什么是內聯函數：

內聯函數是C++的一個增強功能，可以減少程序的執行時間。函數可以通過指示編譯器，使其成為內聯函數，這樣編譯器就可以取代那些被調用的函數定義。編譯器會在編譯時替換內聯函數的定義，而不是在運行時引用函數定義。

注意：這只是建議編譯器將函數內聯，如果函數很大（在可執行指令等方面），編譯器可以忽略 "內聯 "請求，將函數作為普通函數處理。

如何使一個函數成為內聯：

要使任何函數成為內聯函數，在其定義的開頭使用關鍵字 "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，或者如果你已經在類定義中聲明了（但沒有定義）該成員函數，你可以在外面定義它。

第一種情況：

當在類成員列表中定義的成員函數默認為內聯成員函數，所以第一個class A定義里，也可以省略inline關鍵字。

一般含有幾行代碼的成員函數通常被內聯聲明，或者說可以在類的定義中定義較短的函數。

第二種情況：

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

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

上面第二個class A是在定義處使用inline關鍵字。

第三種情況：

普通的全局函數，可以在聲明或定義處添加inline關鍵字。

在下面的例子中，成員函數Y::f()是一個內聯成員函數:

鏈接屬性：

內聯修飾符不影響成員或非成員函數的鏈接屬性：鏈接默認為外部鏈接。

內部鏈接表示只在當前文件內可訪問，外部鏈接表示多個文件可訪問。

局部類的成員函數必須在其類定義中定義。因此，局部類的成員函數是隱含的內聯函數。這些內聯成員函數沒有鏈接屬性。

為什么使用內聯：

在許多地方，我們為小的工作/功能創建函數，其中包含簡單和較少數量的可執行指令。想象一下它們每次被調用者調用時的開銷。

當遇到正常的函數調用指令時，程序會存儲緊隨函數調用語句之后的指令的內存地址，將被調用的函數加載到內存中，復制參數值，跳轉到被調用函數的內存位置，執行函數代碼，存儲函數的返回值，然后跳回執行被調用函數前剛剛保存的指令地址。運行時間開銷太大。

C++的內聯函數提供了一個替代方案。使用inline關鍵字，編譯器用函數代碼本身替換函數調用語句，然后編譯整個代碼（此過程成為代碼展開）。因此，使用內聯函數，編譯器不必跳到另一個位置來執行函數，然后再跳回來，因為被調用函數的代碼已經提供給調用程序。

通過下面的優點、缺點和性能分析，你將能夠理解為什么使用“inline”關鍵字。

優點 :

1. 它避免了函數調用的開銷，從而加快了程序執行。

2. 當函數調用發生時，它節省了在堆棧上push/pop變量的開銷。

3. 它節省了從一個函數中返回調用處的開銷。

4. 它通過利用指令緩存來更多使用本地引用。

5. 通過將其標記為內聯，你可以將函數定義放在頭文件中（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，增加了最終可執行文件的大小。

2. C++的內聯是在編譯時處理的。這意味著如果你改變了內聯函數的代碼，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，因為用戶并不關心這些信息。

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

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

關鍵點 ：

1. 內聯函數只是一個建議，而不是強制性的。編譯器可能會也可能不會內聯你標記為內聯的函數。沒有標記為內聯的函數，在編譯或連接時，也可能被設置為內聯。

2. 內聯的工作方式就像編譯器控制的復制/粘貼，這與預處理器的宏完全不同。宏會被強行內聯，會污染所有的命名空間和代碼，不容易調試。

3. 所有在類中聲明并定義的成員函數默認是內聯的。所以不需要明確定義為內聯。

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

5. 模板方法/函數并不總是被內聯的（它們在頭文件中的存在不會使它們自動內聯）。

6. 大多數編譯器會對遞歸函數進行內聯，有些編譯器有此功能的開關，并可以設置最大的遞歸深度。

總結