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[Effective C++]条款30:透彻了解inlining的里里外外

news 2025/8/4 12:20:24

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1、内联函数

inline内联函数的设计是为了消除函数调用的开销，在编译期间由编译器将函数体插入到每个调用点，来避免常规函数调用时的压栈、跳转和返回等操作，减少函数调用的时间开销。

1.1、内联函数作用

减少函数调用开销：消除函数调用时的函数传递，控制权转移等开销
提高程序执行效率：特别适合小型、频繁调用的函数
保持代码结构化：即获得了宏替换的性能优势，又保持了函数的机构化特性

2、内联函数的使用
2.1、普通使用

#include <iostream>

// 内联函数声明
inline int max(int a, int b) {
    return a > b ? a : b;
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    
    // 调用内联函数 - 编译器可能会直接替换为 return x > y ? x : y;
    std::cout << "Max is: " << max(x, y) << std::endl;
    
    return 0;
}

2.2、类成员内联函数

类的成员函数是隐式内联函数，在类定义中自动转换内联函数

#include <iostream>

class Circle {
private:
    double radius;
    
public:
    // 隐式内联：在类定义中直接实现的成员函数自动为内联
    void setRadius(double r) { 
        radius = r; 
    }
    
    // 显式内联
    inline double getArea() const;
};

// 类外定义的成员函数也可以内联
inline double Circle::getArea() const {
    return 3.14159 * radius * radius;
}

int main() {
    Circle c;
    c.setRadius(5.0);
    std::cout << "Area: " << c.getArea() << std::endl;
    return 0;
}

2.3、内联函数与模板

#include <iostream>

// 模板函数通常与inline一起在头文件中定义
template <typename T>
inline T square(T x) {
    return x * x;
}

int main() {
    std::cout << "Square of 5: " << square(5) << std::endl;
    std::cout << "Square of 3.14: " << square(3.14) << std::endl;
    return 0;
}

2.4、不适合内联的情况

#include <iostream>

// 不适合内联的函数示例：函数体较大且复杂
inline void processData(int* data, int size) {
    // 复杂处理逻辑
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        data[i] = data[i] * 2 + 10;
        if (data[i] > 100) {
            data[i] = 100;
        }
        // 更多复杂操作...
    }
    // 更多代码...
}

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    processData(arr, 5);  // 这种函数不适合内联
    
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
    return 0;
}