C++ 內(nèi)聯(lián)函數(shù)inline案例詳解
使用函數(shù)能夠避免將相同代碼重寫多次的麻煩,還能減少可執(zhí)行程序的體積,但也會帶來程序運行時間上的開銷。
函數(shù)調(diào)用在執(zhí)行時,首先要在棧中為形參和局部變量分配存儲空間,然后還要將實參的值復(fù)制給形參,接下來還要將函數(shù)的返回地址(該地址指明了函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后,程序應(yīng)該回到哪里繼續(xù)執(zhí)行)放入棧中,最后才跳轉(zhuǎn)到函數(shù)內(nèi)部執(zhí)行。這個過程是要耗費時間的。
另外,函數(shù)執(zhí)行 return 語句返回時,需要從棧中回收形參和局部變量占用的存儲空間,然后從棧中取出返回地址,再跳轉(zhuǎn)到該地址繼續(xù)執(zhí)行,這個過程也要耗費時間。
總之,使用函數(shù)調(diào)用語句和直接把函數(shù)中的代碼重新抄寫一遍相比,節(jié)省了人力,但是帶來了程序運行時間上的額外開銷。
一般情況下,這個開銷可以忽略不計。但是,如果一個函數(shù)內(nèi)部沒有幾條語句,執(zhí)行時間本來就非常短,那么這個函數(shù)調(diào)用產(chǎn)生的額外開銷和函數(shù)本身執(zhí)行的時間相比,就顯得不能忽略了。假如這樣的函數(shù)在一個循環(huán)中被上千萬次地執(zhí)行,函數(shù)調(diào)用導(dǎo)致的時間開銷可能就會使得程序運行明顯變慢。
作為特別注重程序執(zhí)行效率,適合編寫底層系統(tǒng)軟件的高級程序設(shè)計語言,C++ 用 inline 關(guān)鍵字較好地解決了函數(shù)調(diào)用開銷的問題。
在 C++ 中,可以在定義函數(shù)時,在返回值類型前面加上 inline 關(guān)鍵字。如:
inline int Max (int a, int b) { if(a >b) return a; return b; }
增加了 inline 關(guān)鍵字的函數(shù)稱為“內(nèi)聯(lián)函數(shù)”。內(nèi)聯(lián)函數(shù)和普通函數(shù)的區(qū)別在于:當編譯器處理調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的語句時,不會將該語句編譯成函數(shù)調(diào)用的指令,而是直接將整個函數(shù)體的代碼插人調(diào)用語句處,就像整個函數(shù)體在調(diào)用處被重寫了一遍一樣。
有了內(nèi)聯(lián)函數(shù),就能像調(diào)用一個函數(shù)那樣方便地重復(fù)使用一段代碼,而不需要付出執(zhí)行函數(shù)調(diào)用的額外開銷。很顯然,使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)會使最終可執(zhí)行程序的體積增加。以時間換取空間,或增加空間消耗來節(jié)省時間,這是計算機學科中常用的方法。
內(nèi)聯(lián)函數(shù)中的代碼應(yīng)該只是很簡單、執(zhí)行很快的幾條語句。如果一個函數(shù)較為復(fù)雜,它執(zhí)行的時間可能上萬倍于函數(shù)調(diào)用的額外開銷,那么將其作為內(nèi)聯(lián)函數(shù)處理的結(jié)果是付出讓代碼體積增加不少的代價,卻只使速度提高了萬分之一,這顯然是不劃算的。
有時函數(shù)看上去很簡單,例如只有一個包含一兩條語句的循環(huán),但該循環(huán)的執(zhí)行次數(shù)可能很多,要消耗大量時間,那么這種情況也不適合將其實現(xiàn)為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。
另外,需要注意的是,調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的語句前必須已經(jīng)出現(xiàn)內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義(即整個數(shù)體),而不能只出現(xiàn)內(nèi)聯(lián)函數(shù)的聲明。
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