C++<第二十四篇>：内联函数

如果函数体代码比较多，需要较长的执行时间，那么函数调用机制占用的时间可以忽略；如果函数只有一两条语句，那么大部分的时间都会花费在函数调用机制上，这种时间开销就就不容忽视。
为了消除函数调用的时间开销，C++ 提供一种提高效率的方法，即在编译时将函数调用处用函数体替换，，类似于C语言中的宏展开。
这种在函数调用处直接嵌入函数体的函数称为内联函数，又称内嵌函数或者内置函数。

（1）内联函数的定义

使用内联函数很简单，只要在函数的定义处添加 inline 关键字即可。

void function();

int main()
{
    function();
    return 0;
}

inline void function() {
    cout << "zhangsan" << endl;
}

注意，要在函数定义处添加 inline 关键字，在函数声明处添加 inline 关键字虽然没有错，但这种做法是无效的，编译器会忽略函数声明处的 inline 关键字。

（2）内联函数的优点

内联函数 的核心技术就是实现代码的替换，编译器遇到内联函数 function 时，会直接将 function 替换成 function 中的代码。

替换之后，实际上对于编译器来说，代码就会变成：

int main()
{
    cout << "zhangsan" << endl;
    return 0;
}

这样就可以不用调用 function 函数了，减少了调用函数的开销。

这就是内联函数最大的优先。

（3）内联函数的缺点

使用内联函数的缺点也是非常明显的，编译后的程序会存在多份相同的函数拷贝，如果被声明为内联函数的函数体非常大，那么编译后的程序体积也将会变得很大，所以再次强调，一般只将那些短小的、频繁调用的函数声明为内联函数。

（4）内联函数可以用来替代宏

带参数的宏是有弊端的，比如：

#define M(y) y * y

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 9;
    int n = M(a + b);

    cout << n << endl;

    return 0;
}

我们预想的是将代码中的 M(y) 替换成 y*y，n 预期的计算结果是100，但实际上的计算结果是19，因为宏纯粹是字符串的替换，替换之后的代码是：

    int n = a + b * a + b;

所以需要对y添加括号，修改后的宏是：

    #define M(y) (y) * (y)

再来举一个例子：

#define M(y) y + 2

int main()
{
    int a = 3;
    int n = M(a) * M(3);

    cout << n << endl;

    return 0;
}

我们预想的是将代码中的 M(y) 替换成 y + 2，n 预期的计算结果是25，但实际上的计算结果是11，因为宏纯粹是字符串的替换，替换之后的代码是：

    int n = a + 2 * a + 2;

所以需要对y添加括号，修改后的宏是：

    #define M(y) (y + 2)

根据以上两个例子，充分说明，使用带参数的宏要非常小心，一不小心就容易造成错误。

为了结果这个问题，我们可以使用内联函数替代宏：

inline int M(int y) {
    return y + 2;
}

int main()
{
    int a = 3;
    int n = M(a) * M(3);

    cout << n << endl;

    return 0;
}

执行结果为25，正是我们预期的结果。

（5）内联函数的书写规范

内联函数虽然叫做函数，在定义和声明的语法上也和普通函数一样，但它已经失去了函数的本质。函数是一段可以重复使用的代码，它位于虚拟地址空间中的代码区，也占用可执行文件的体积，而内联函数的代码在编译后就被消除了，不存在于虚拟地址空间中，没法重复使用。
在多文件编程时，我建议将内联函数的定义直接放在头文件中，并且禁用内联函数的声明（声明是多此一举）。

内联函数不应该有声明，应该将函数定义放在本应该出现函数声明的地方，这是一种良好的编程风格。

[本章完...]