C++面试八股--inline函数

1.inline 内联函数

1.1 特征

  • 相当于把内联函数里面的内容写在调用内联函数处;
  • 相当于不用执行进入函数的步骤,直接执行函数体;
  • 相当于宏,却比宏多了类型检查,真正具有函数特性;
  • 编译器一般不内联包含循环、递归、switch 等复杂操作的内联函数;
  • 在类声明中定义的函数,除了虚函数的其他函数都会自动隐式地当成内联函数。

1.2 使用

inline 使用

// 声明1(加 inline,建议使用)
inline int functionName(int first, int second,...);
// 声明2(不加 inline)
int functionName(int first, int second,...);
// 定义
inline int functionName(int first, int second,...) {/****/};
// 类内定义,隐式内联
class A {int doA() { return 0; }         // 隐式内联
}
// 类外定义,需要显式内联
class A {int doA();
}
inline int A::doA() { return 0; }   // 需要显式内联

1.3 编译器对 inline 函数的处理步骤

  • 将 inline 函数体复制到 inline 函数调用点处;
  • 为所用 inline 函数中的局部变量分配内存空间;
  • 将 inline 函数的的输入参数和返回值映射到调用方法的局部变量空间中;
  • 如果 inline 函数有多个返回点,将其转变为 inline 函数代码块末尾的分支(使用 GOTO)。

1.4 优缺点

优点

  • 内联函数同宏函数一样将在被调用处进行代码展开,省去了参数压栈、栈帧开辟与回收,结果返回等,从而提高程序运行速度。
  • 内联函数相比宏函数来说,在代码展开时,会做安全检查或自动类型转换(同普通函数),而宏定义则不会。
  • 在类中声明同时定义的成员函数,自动转化为内联函数,因此内联函数可以访问类的成员变量,宏定义则不能。
  • 内联函数在运行时可调试,而宏定义不可以。

缺点

  • 代码膨胀。内联是以代码膨胀(复制)为代价,消除函数调用带来的开销。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。
  • inline 函数无法随着函数库升级而升级。inline函数的改变需要重新编译,不像 non-inline 可以直接链接。
  • 是否内联,程序员不可控。内联函数只是对编译器的建议,是否对函数内联,决定权在于编译器。

1.5 虚函数(virtual)可以是内联函数(inline)吗?

  • 虚函数可以是内联函数,内联是可以修饰虚函数的,但是当虚函数表现多态性的时候不能内联。
  • 内联是在编译期建议编译器内联,而虚函数的多态性在运行期,编译器无法知道运行期调用哪个代码,因此虚函数表现为多态性时(运行期)不可以内联。
  • inline virtual 唯一可以内联的时候是:编译器知道所调用的对象是哪个类(如 Base::who()),这只有在编译器具有实际对象而不是对象的指针或引用时才会发生。
1.5.1 虚函数内联使用
#include <iostream>  
using namespace std;
class Base
{
public:inline virtual void who(){cout << "I am Base\n";}virtual ~Base() {}
};
class Derived : public Base
{
public:inline void who()  // 不写inline时隐式内联{cout << "I am Derived\n";}
};int main()
{// 此处的虚函数 who(),是通过类(Base)的具体对象(b)来调用的,编译期间就能确定了,所以它可以是内联的,但最终是否内联取决于编译器。 Base b;b.who();// 此处的虚函数是通过指针调用的,呈现多态性,需要在运行时期间才能确定,所以不能为内联。  Base *ptr = new Derived();ptr->who();// 因为Base有虚析构函数(virtual ~Base() {}),所以 delete 时,会先调用派生类(Derived)析构函数,再调用基类(Base)析构函数,防止内存泄漏。delete ptr;ptr = nullptr;system("pause");return 0;
} 

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