本文主要是介绍跟我学C++中级篇——内联，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
一、内联函数
内联函数的定义有各种形式，这里只提一种百度百科上的定义：“在计算机科学中，内联函数（有时称作在线函数或编译时期展开函数）是一种编程语言结构，用来建议编译器对一些特殊函数进行内联扩展（有时称作在线扩展）；也就是说建议编译器将指定的函数体插入并取代每一处调用该函数的地方（上下文），从而节省了每次调用函数带来的额外时间开支。”。
定义是明确的，但重要的是理解，所谓内联就是和外联的区别。在C/C++中，函数被编译器编译到一个地址，然后映射到内存中，在需要调用的时候去寻找个地址跳转过去进行执行（有过基础的编译器知识的应该知道代码段、数据段之类的知识）。这对链接器来说是外部链接（常说的普通函数都是外部链接就是这个意思），而对于函数的应用来说这就是外联。知道了外联，内联就明白了，编译器同样把这个函数编译到一个地址，但这个地址有个特点，它就在调用它的位置，执行时不需要跳转。也就是说，函数的代码被直接插入到了调用的地址处，这就是所谓的内联。
内联函数一般使用inline关键字进行声明，但需要明白的是，不是说使用了inline，这个函数就一定会成为内联函数（即inline只是对编译器的建议，不是指令）。同样，没有使用inline的函数，也未必不是内联函数。或者说，内联函数有显示声明和隐式声明。显示声明就是使用inline说明符来指定，隐式则是标准定义的如=delete函数，第一个constexpr（C++20中consteval函数）函数，定义在类（结构体或联合体）内的函数（非具名模块）等。却inline的含义是非绑定的(non-binding)，是否成为内联，由编译器自由确定（当然还是有标准的限制）。
大家都知道，调用普通函数的过程还是比较耗时的（参数进出栈、跳转以及函数的返回值等），同时，内联的函数也便于编译器进行优化。有兴趣可以查看一下编译器编译和系统调用函数的整个过程。所以，内联函数的目的其实就是为了提高效率。但事情往往是具有两面性，提高效率的同时，就得付出代价，这个代价就是空间的损失（空间的损失最终也会体现到性能上，比如内存的渴求和缓存失效等等）。inline函数把函数体直接编译到调用位置，会产生很相同的代码，虽然说一般情况下内联函数都比较小，但也架不住调用的地方多。所以应用内联函数最先考虑的其实就是空间和效率的平衡。这一点，有点类似于宏代码。
一般常见的内联函数是普通函数和类的普通成员函数，但实际上，在某些情况下，类的虚拟函数（直接操作对象而引用或指针）、递归调用（非尾部递归）等也可以考虑递归，这在一些书籍上都相关的介绍。
二、内联变量
在C/C++开发中，变量只能定义一次，否则就会报链接错误。为了控制这种错误，一般可以用类封包起来，或者使用static限定其的作用域。但开发者的自然的习惯，仍然是喜欢在头文件中定义，然后在其它各个编译单元使用。所以才有了对全局变量的cpp文件（编译单元）中定义，头文件中使用extern声明，然后其它编译单元都包含这个头文件。同样，类封包中的static成员（非const），也是类似的操作。这本身没有对错之说，只是一种规则而已。就和大家在马路上开车，国内车都是左面方向舵一样。
不过，把形式统一终归是有好处的，那个全球都是左舵车或右舵车这个不好统一，但变量统一总归是好统一一些。所以在C++17提出了inline变量，内联变量的出现，就基本达到了在头文件中定义变量，到处包含使用就可以了。
看一个简单例子：
//usecase1.h
inline int iSize = 100;//usecase1.cpp
#include "usecase1.h"
void test(){std::cout<<iSize<<std::endl;}//main.cpp
int main() {std::cout << iSize << endl;return 0;
}
上面的代码在g++11中测试通过。
三、实现内联的方式
在上面提到过不是说写上inline说明符可以让这个函数真正成为内联函数，那么到底如何才能真正的让一个函数成为内联函数呢：
1、小函数
小函数，不仅是指这个函数代码量少，而且编译成汇编指令后也要少，代码量大或者有复杂指令的，如循环、switch等，编译器都会拒绝将其编译为内联函数。另外，析构函数一般也不建议使用内联，谁也不知道最终它会调用多少其它函数来释放资源。
2、惟一
这里的惟一指的是惟一的调用点，而不是调用一次。它其实是一个理论上的可能，实际上，很少能够做到。所以这点基本可以忽略。
需要指出的是，由于是编译器决定是否内联，所以不同的编译器可能有不同的要求，比如gcc要求只有在编译器开启优化选项时才会生效且不同的编译选项可能产生的结果有所不同。其它的平台可能有类似的要求，需要根据实际情况来决定。
四、宏与内联的不同
在前面分析时发现宏与内联非常相似，但二者还是有所不同的，看下面的代码：
#define mult1(a, b) a * b
inline int mult2(int a, int b)
{return a * b;
}int getData(int &num)
{return num++;
}#define mult3(a) (a*a)
int main()
{std::cout<<mult1(3+1,1+3)<<std::endl;std::cout<<mult2(3+1,1+3)<<std::endl;int c = 3;std::cout << mult3(getData(c));
}
宏与内联的不同在于：
1、宏一定会是被编译器确定内联，而内联函数则未必
2、宏展开需要考虑好执行顺序，如上面的例程，如果增加宏定义中的括号处理则就会产生相同的结果；反过来，内联函数的返回值也需要注意
3、宏不是类型安全的，但内联函数是
五、例程
下面看一些简单的例程：
//usecase2.h
#include <iostream>
inline int SetCount = 9;//非成员函数内联
inline int add(int a, int b)
{return (a+b);
}
class UseCase2
{
public:UseCase2();UseCase2(const UseCase2 &) = delete;//隐式内联
public:void Display(int c){d_++;}//隐式内联 void Print(int c);public://显示内联 inline int add(int a, int b){return (a+b);}
public:static constexpr int n_{11 };//隐式内联 inline static thread_local int i_{ 10 };//线程本地内联变量
private:int d_ =0;inline static std::string s_{ "name" };
};
//显示内联 -建议在同一文件
inline void UseCase2::Print(int c){d_++;}
代码很简单，这里不做过多解释。
六、总结
内联的优势其实可以分成两个部分，一个是调用方面的，比如前面说的出栈入栈等 ；另外一个是调用时的优化，比如函数代码如果成为内联函数，编译就可以把一些类似的固定计算直接指定为计算的结果值。而内联的劣势，主要就在于内联导致的代码膨胀，而有些时候过度内联反而会导致性能的丧失。明白了内联的优缺点，就可以根据自己的实际开发需求来进行使用了。
整体上而言，内联函数适合于小型、高频函数的调用，通常可以在ORM的数据库属性读写中看到。另外，在模板编程中，由于模板的一些特殊要求，比如不支持分离编译，所以内联函数正好可以适合这种场景。
这篇关于跟我学C++中级篇——内联的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
