Question

我是一名C / C ++开发人员，这里有几个让我感到困惑的问题。

“常规”代码和内联代码之间有很大区别吗？
主要区别是什么？
内联代码只是宏的“形式”吗？
选择内联代码时必须做出哪些权衡？

由于

Answer 1

效果

正如之前的答案中所建议的那样，使用inline关键字可以通过内联函数调用来加快代码速度，通常以增加可执行文件为代价。 “内联函数调用”只是意味着在相应地填充参数后，用函数的实际代码将调用替换为目标函数。

但是，当设置为高优化时，现代编译器非常擅长自动内联函数调用，而无需用户提示。实际上，编译器通常更好来确定对速度增益的内联调用是什么。

为了获得性能而明确声明函数inline（几乎？）总是不必要的！

此外，编译器可以并忽略 inline请求（如果适合）。如果对函数的调用不可能内联（即使用非平凡的递归或函数指针），而且如果函数太大而无法获得有意义的性能增益，编译器也会这样做。

一个定义规则

但是，使用inline关键字has other effects声明内联函数，并且实际上可能必需以满足一个定义规则（ODR）：C ++中的此规则标准规定给定符号可以多次声明但只能定义一次。如果链接编辑器（=链接器）遇到几个相同的符号定义，则会生成错误。

此问题的一个解决方案是通过声明static来确保编译单元不通过给出内部链接来导出给定符号。

但是，标记函数inline通常会更好。这告诉链接器将编译单元中此函数的所有定义合并为一个定义，一个地址和共享函数静态变量。

例如，请考虑以下程序：

// header.hpp
#ifndef HEADER_HPP
#define HEADER_HPP

#include <cmath>
#include <numeric>
#include <vector>

using vec = std::vector<double>;

/*inline*/ double mean(vec const& sample) {
    return std::accumulate(begin(sample), end(sample), 0.0) / sample.size();
}

#endif // !defined(HEADER_HPP)

// test.cpp
#include "header.hpp"

#include <iostream>
#include <iomanip>

void print_mean(vec const& sample) {
    std::cout << "Sample with x̂ = " << mean(sample) << '\n';
}

// main.cpp
#include "header.hpp"

void print_mean(vec const&); // Forward declaration.

int main() {
    vec x{4, 3, 5, 4, 5, 5, 6, 3, 8, 6, 8, 3, 1, 7};
    print_mean(x);
}

请注意，.cpp个文件都包含头文件，因此包含mean的函数定义。虽然文件是使用包含防止双重包含的保护来保存的，但这将导致相同函数的两个定义，尽管在不同的编译单元中。

现在，如果您尝试链接这两个编译单元 - 例如使用以下命令：

⟩⟩⟩ g++ -std=c++11 -pedantic main.cpp test.cpp

你会收到一条错误，上面写着“重复符号__Z4meanRKNSt3__16vectorIdNS_9allocatorIdEEEE”（这是我们函数mean的{{3}}）。

但是，如果您在函数定义前面取消注释inline修饰符，则代码会正确编译和链接。

功能模板是一种特殊情况：它们始终内联，无论它们是否以这种方式声明。这并不意味着编译器会将调用内联到它们，但它们不会违反ODR。对于在类或结构中定义的成员函数也是如此。

Answer 2

“常规”代码和内联代码之间有很大区别吗？

是和否。不，因为内联函数或方法具有与常规函数或方法完全相同的特性，最重要的一个是它们都是类型安全的。是的，因为编译器生成的汇编代码会有所不同;使用常规函数，每个调用将被转换为几个步骤：在堆栈上推送参数，跳转到函数，弹出参数等，而对内联函数的调用将被其实际代码替换，如宏。

内联代码只是宏的“形式”吗？

否！宏是简单的文本替换，可能导致严重的错误。请考虑以下代码：

#define unsafe(i) ( (i) >= 0 ? (i) : -(i) )

[...]
unsafe(x++); // x is incremented twice!
unsafe(f()); // f() is called twice!
[...]

使用内联函数，您可以确保在实际执行函数之前评估参数。它们也将被类型检查，并最终转换为匹配形式参数类型。

选择内联代码时必须做出哪些权衡？

通常，使用内联函数时程序执行应该更快，但使用更大的二进制代码。有关详细信息，请阅读GoTW#33。

Answer 3

内联代码本质上就像宏一样，但它是真正的实际代码，可以进行优化。非常小的函数通常适用于内联，因为与该方法所做的少量实际工作相比，设置函数调用所需的工作（将参数加载到适当的寄存器中）是昂贵的。使用内联，不需要设置函数调用，因为代码直接“粘贴”到任何使用它的方法中。

内联增加代码大小，这是它的主要缺点。如果代码太大而无法容纳到CPU缓存中，则可能会出现严重的减速。在极少数情况下，您只需要担心这种情况，因为在很多地方您不太可能使用方法，增加的代码会导致问题。

总而言之，内联非常适合加速多次调用的小方法，但不是太多的地方（不过100个地方仍然没问题 - 你需要进入极端的例子才能获得任何重要的代码膨胀）。

编辑：正如其他人所指出的那样，内联只是对编译器的建议。它可以自由地忽略你，如果它认为你正在制作愚蠢的请求，如内联一个巨大的25行方法。

Answer 4

“常规”代码和内联代码之间有很大区别吗？

是 - 内联代码不涉及函数调用，并将寄存器变量保存到堆栈中。它每次被“调用”时都会使用程序空间。总的来说，执行起来需要的时间更少，因为处理器中没有分支，节省了状态，清除了缓存等等。

内联代码只是宏的“形式”吗？

宏和内联代码有相似之处。最大的区别在于内联代码是专门格式化的函数，因此编译器和未来的维护者有更多的选择。具体来说，如果你告诉编译器优化代码空间，或者未来的维护者最终扩展它并在代码中的许多地方使用它，它很容易变成一个函数。

选择内联代码时必须做出哪些权衡？
- 宏：代码空间使用率高，执行速度快，如果'功能'很长则难以维护
- 功能：代码空间使用率低，执行速度慢，易于维护
- 内联函数：代码空间使用率高，执行速度快，易于维护

应该注意的是，保存和跳转到函数的寄存器会占用代码空间，因此对于非常小的函数，内联可以占用的空间少于函数。

- 亚当

Answer 5

这取决于编译器......
假设你有一个愚蠢的编译器。通过指示必须内联的函数，它将在每次调用时放置函数内容的副本。

优点：没有函数调用开销（放置参数，推送当前PC，跳转到函数等）。例如，在大循环的中心部分可能很重要。

不便：膨胀生成的二进制文件。

这是一个宏吗？不是真的，因为编译器仍会检查参数的类型等。

智能编译器怎么样？如果他们“感觉”函数太复杂/太大，他们可以忽略内联指令。也许他们可以自动内联一些简单的函数，比如简单的getter / setter。

Answer 6

Inline与宏的不同之处在于它是对编译器的暗示（编译器可能决定不内联代码！）并且宏是编译之前的源代码文本生成，因此被“强制”内联。

Answer 7

标记函数内联意味着编译器具有选项以包含在“in-line”中，如果编译器选择这样做的话相比之下，宏始终就地扩展。内联函数将设置适当的调试符号，以允许符号调试器跟踪源的来源，而调试宏则令人困惑。内联函数需要是有效的函数，而宏是......好吧，不要。

决定声明内联函数主要是空间权衡 - 如果编译器决定内联它，你的程序会更大（特别是如果它也不是静态的，在这种情况下至少需要一个非内联副本）供任何外部物品使用）;实际上，如果函数很大，这可能会导致性能下降，因为较少的代码适合缓存。然而，一般的性能提升只是你摆脱了函数调用本身的开销;对于一个被称为内循环一部分的小函数来说，这是一种有意义的权衡。

如果您信任您的编译器，请自由地标记内部循环中使用的小函数inline;在决定是否内联时，编译器将负责做正确的事。

Answer 8

如果您在f.e中将代码标记为内联。 C ++你也告诉编译器代码应该内联执行，即。代码块将“或多或少”插入调用它的位置（从而消除堆栈上的推送，弹出和跳跃）。所以，是的......如果函数适合这种行为，建议使用。

Answer 9

“inline”就像2000年代的“注册”。不要打扰，编译器可以更好地决定优化什么。

Answer 10

通过内联，编译器在调用点插入函数的实现。你正在做的是删除函数调用开销。但是，无法保证您的所有内联候选者实际上都会被编译器内联。但是，对于较小的函数，编译器总是内联的。因此，如果你有一个多次调用的函数但只有有限数量的代码 - 几行 - 你可以从内联中受益，因为函数调用开销可能需要比函数本身执行更长的时间。

一个很好的内联候选者的典型例子是简单具体类的getter。

CPoint
{
  public:

    inline int x() const { return m_x ; }
    inline int y() const { return m_y ; }

  private:
    int m_x ;
    int m_y ;

};

某些编译器（例如VC2005）具有强制内联选项，使用该选项时无需指定“inline”关键字。

Answer 11

我不会重申上述内容，但值得注意的是，虚拟函数不会被内联，因为调用的函数在运行时被解析。

Answer 12

通常在优化级别3（在GCC情况下为-O3）启用内联。在某些情况下（如果可能的话），它可以显着提高速度。

程序中的显式内联可以通过增加代码大小的成本来提高速度。

您应该看到哪个适合：代码大小或速度，并决定是否应将其包含在您的程序中。

你可以打开优化的第3级而忘记它，让编译器完成他的工作。

Answer 13

你内心的答案应该归结为速度。如果你在一个紧密的循环中调用一个函数，并且它不是一个超级巨大的函数，而是在CALLING函数中浪费了很多时间，然后使该函数内联并且你会得到很多爆炸你的降压。

Answer 14

首先，内联是一个请求编译器内联函数。所以编译器可以内联或不内联。

何时使用？何时使用功能几行（适用于所有访问者）和mutator）但不是递归的功能
优点？不涉及调用函数调用所花费的时间
编译器是否内联了自己的任何函数？是在类中的头文件中定义函数时是

Answer 15

内联是一种提高速度的技术。但是在您的情况下使用分析器来测试它。我发现（MSVC）内联并不总能提供，当然也不会以任何壮观的方式。运行时有时会减少几个百分点，但在略有不同的情况下会增加几个百分点。

如果代码运行缓慢，请让您的分析器找到麻烦点并进行处理。

我已经停止向头文件添加内联函数，它会增加耦合，但回报很少。

Answer 16

内联代码更快。无需执行函数调用（每个函数调用都需要一些时间）。缺点是你无法将指针传递给内联函数，因为函数并不真正作为函数存在，因此没有指针。此函数也无法导出到公共（例如，库中的内联函数在链接到库的二进制文件中不可用）。另一个是你的二进制文件中的代码部分会增长，如果你从不同的地方调用函数（因为每次生成函数的副本而不是只有一个副本并且总是跳到那里）

通常您不必手动决定是否应该内联函数。例如。 GCC将根据优化级别（-Ox）自动决定并根据其他参数。它将考虑诸如“功能有多大？”之类的事情。（指令数量），在代码中调用的频率，通过内联函数调整二进制文件的大小，以及其他一些指标。例如。如果一个函数是静态的（因此不会导出）并且只在代码中调用一次并且你从不使用指向该函数的指针，那么GCC决定自动内联它的可能性很大，因为它不会产生负面影响（二进制文件）只通过一次内联就不会变大。

我为什么要使用内联代码？

16 个答案:

效果

一个定义规则