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C++內(nèi)聯(lián)函數(shù)不宜使用情況介紹

C++語(yǔ)言中的各種應(yīng)用是一個(gè)非常高深的內(nèi)容，其中的語(yǔ)法、特性、標(biāo)準(zhǔn)類庫(kù)都是我們值得深入研究的內(nèi)容。C++內(nèi)聯(lián)函數(shù)就是其中一個(gè)比較重要的內(nèi)容。我們?cè)谶@里總結(jié)了一下C++內(nèi)聯(lián)函數(shù)不宜使用的環(huán)境。#t#

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內(nèi)聯(lián)能提高函數(shù)的執(zhí)行效率，為什么不把所有的函數(shù)都定義成C++內(nèi)聯(lián)函數(shù)？如果所有的函數(shù)都是內(nèi)聯(lián)函數(shù)，還用得著“內(nèi)聯(lián)”這個(gè)關(guān)鍵字嗎？?jī)?nèi)聯(lián)是以代碼膨脹（復(fù)制）為代價(jià)，僅僅省去了函數(shù)調(diào)用的開銷，從而提高函數(shù)的執(zhí)行效率。如果執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)代碼的時(shí)間，相比于函數(shù)調(diào)用的開銷較大，那么效率的收獲會(huì)很少。另一方面，每一處內(nèi)聯(lián)函數(shù)的調(diào)用都要復(fù)制代碼，將使程序的總代碼量增大，消耗更多的內(nèi)存空間。

以下情況不宜使用C++內(nèi)聯(lián)函數(shù)：

（1）如果函數(shù)體內(nèi)的代碼比較長(zhǎng)，使用內(nèi)聯(lián)將導(dǎo)致內(nèi)存消耗代價(jià)較高。

（2）如果函數(shù)體內(nèi)出現(xiàn)循環(huán)，那么執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)代碼的時(shí)間要比函數(shù)調(diào)用的開銷大。類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)容易讓人誤解成使用內(nèi)聯(lián)更有效。要當(dāng)心構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)可能會(huì)隱藏一些行為，如“偷偷地”執(zhí)行了基類或成員對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。所以不要隨便地將構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的定義體放在類聲明中。一個(gè)好的編譯器將會(huì)根據(jù)函數(shù)的定義體，自動(dòng)地取消不值得的內(nèi)聯(lián)（這進(jìn)一步說明了 inline 不應(yīng)該出現(xiàn)在函數(shù)的聲明中）。

注意點(diǎn):

C++內(nèi)聯(lián)函數(shù)既能夠去除函數(shù)調(diào)用所帶來(lái)的效率負(fù)擔(dān)又能夠保留一般函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。然而，內(nèi)聯(lián)函數(shù)并不是***藥，在一些情況下，它甚至能夠降低程序的性能。因此在使用的時(shí)候應(yīng)該慎重。

1．我們先來(lái)看看內(nèi)聯(lián)函數(shù)給我們帶來(lái)的好處：從一個(gè)用戶的角度來(lái)看，C++內(nèi)聯(lián)函數(shù)看起來(lái)和普通函數(shù)一樣， 它可以有參數(shù)和返回值，也可以有自己的作用域，然而它卻不會(huì)引入一般函數(shù)調(diào)用所帶來(lái)的負(fù)擔(dān)。另外， 它可以比宏更安全更容易調(diào)試。

當(dāng)然有一點(diǎn)應(yīng)該意識(shí)到，inline specifier僅僅是對(duì)編譯器的建議，編譯器有權(quán)利忽略這個(gè)建議。那么編譯器是如何決定函數(shù)內(nèi)聯(lián)與否呢？一般情況下關(guān)鍵性因素包括函數(shù)體的大小，是否有局部對(duì)象被聲明，函數(shù)的復(fù)雜性等等。

2．那么如果一個(gè)函數(shù)被聲明為inline但是卻沒有被內(nèi)聯(lián)將會(huì)發(fā)生什么呢？理論上，當(dāng)編譯器拒絕內(nèi)聯(lián)一個(gè) 函數(shù)的時(shí)候，那個(gè)函數(shù)會(huì)像普通函數(shù)一樣被對(duì)待，但是還會(huì)出現(xiàn)一些其他的問題。例如下面這段代碼：

 
 
 
    
  
  
  
  1. // filename Time.h   
    2. 
  
  
  
  2. #include   
    3. 
  
  
  
  3. #include   
    4. 
  
  
  
  4. using namespace std;   
    5. 
  
  
  
  5. class Time   
    6. 
  
  
  
  6. {   
    7. 
  
  
  
  7. public:   
    8. 
  
  
  
  8. inline void Show()   
    9. 
  
  
  
  9. {   
    10. 
  
  
  
  10. for (int i = 0; i<10; i++)  
    11. 
  
  
  
  11. cout<
  
  
  
  12. }   
    13. 
  
  
  
  13. };  
    14.

因?yàn)槌蓡T函數(shù)Time::Show()包括一個(gè)局部變量和一個(gè)for循環(huán)，所以編譯器一般拒絕inline，并且把它當(dāng)作一個(gè)普通的成員函數(shù)。但是這個(gè)包含類聲明的頭文件會(huì)被單獨(dú)的#include進(jìn)各個(gè)獨(dú)立的編譯單元中：

 
 
 
    
  
  
  
  1. // filename f1.cpp   
    2. 
  
  
  
  2. #include "Time.h"   
    3. 
  
  
  
  3. void f1()   
    4. 
  
  
  
  4. {   
    5. 
  
  
  
  5. Time t1;   
    6. 
  
  
  
  6. t1.Show();   
    7. 
  
  
  
  7. }   
    8. 
  
  
  
  8. // filename f2.cpp   
    9. 
  
  
  
  9. #include "Time.h"   
    10. 
  
  
  
  10. void f2()   
    11. 
  
  
  
  11. {   
    12. 
  
  
  
  12. Time t2;   
    13. 
  
  
  
  13. t2.Show();   
    14. 
  
  
  
  14. } 
    15.

結(jié)果編譯器為這個(gè)程序生成了兩個(gè)相同成員函數(shù)的拷貝：

 
 
 
    
  
  
  
  1. void f1();   
    2. 
  
  
  
  2. void f2();   
    3. 
  
  
  
  3. int main()   
    4. 
  
  
  
  4. {   
    5. 
  
  
  
  5. f1();   
    6. 
  
  
  
  6. f2();   
    7. 
  
  
  
  7. return 0;   
    8. 
  
  
  
  8. } 
    9.

當(dāng)程序被鏈接的時(shí)候，linker將會(huì)面對(duì)兩個(gè)相同的Time::Show()拷貝，于是函數(shù)重定義的連接錯(cuò)誤發(fā)生。但是老一些的C++實(shí)現(xiàn)對(duì)付這種情況的辦法是通過把一個(gè)un-inlined函數(shù)當(dāng)作static來(lái)處理。因此每一份函數(shù)拷貝僅僅在自己的編譯單元中可見，這樣鏈接錯(cuò)誤就解決了，但是在程序中卻會(huì)留下多份函數(shù)拷貝。在這種情況下，程序的性能不但沒有提升，反而增加了編譯和鏈接時(shí)間以及最終可執(zhí)行體的大小。但是幸運(yùn)的是，新的C++標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于un-inlined函數(shù)的說法已經(jīng)改變。一個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)C++實(shí)現(xiàn)應(yīng)該只生成一份函數(shù)拷貝。然而，要想所有的編譯器都支持這一點(diǎn)可能還需要很長(zhǎng)時(shí)間。

另外關(guān)于C++內(nèi)聯(lián)函數(shù)還有兩個(gè)更令人頭疼的問題。***個(gè)問題是該如何進(jìn)行維護(hù)。一個(gè)函數(shù)開始的時(shí)候可能以內(nèi)聯(lián)的形式出現(xiàn)，但是隨著系統(tǒng)的擴(kuò)展，函數(shù)體可能要求添加額外的功能，結(jié)果內(nèi)聯(lián)函數(shù)就變得不太可能，因此需要把inline specifier去除以及把函數(shù)體放到一個(gè)單獨(dú)的源文件中。另一個(gè)問題是當(dāng)內(nèi)聯(lián)函數(shù)被應(yīng)用在代碼庫(kù)的時(shí)候產(chǎn)生。當(dāng)內(nèi)聯(lián)函數(shù)改變的時(shí)候，用戶必須重新編譯他們的代碼以反映這種改變。然而對(duì)于一個(gè)非內(nèi)聯(lián)函數(shù)，用戶僅僅需要重新鏈接就可以了。

這里想要說的是，內(nèi)聯(lián)函數(shù)并不是一個(gè)增強(qiáng)性能的靈丹妙藥。只有當(dāng)函數(shù)非常短小的時(shí)候它才能得到我們想要的效果，但是如果函數(shù)并不是很短而且在很多地方都被調(diào)用的話，那么將會(huì)使得可執(zhí)行體的體積增大。最令人煩惱的還是當(dāng)編譯器拒絕內(nèi)聯(lián)的時(shí)候。在老的實(shí)現(xiàn)中，結(jié)果很不盡人意，雖然在新的實(shí)現(xiàn)中有很大的改善，但是仍然還是不那么完善的。一些編譯器能夠足夠的聰明來(lái)指出哪些函數(shù)可以內(nèi)聯(lián)哪些不能，但是，大多數(shù)編譯器就不那么聰明了，因此這就需要我們的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷。如果C++內(nèi)聯(lián)函數(shù)不能增強(qiáng)行能，就避免使用它！


名稱欄目：C++內(nèi)聯(lián)函數(shù)不宜使用情況介紹
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