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【C语言】内联函数总结

【C语言】内联函数总结

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内联函数定义

inline关键字是C99标准的型关键字,其作用是将函数展开,把函数的代码复制到每一个调用处。这样调用函数的过程就可以直接执行函数代码,而不发生跳转、压栈等一般性函数操作。可以节省时间,也会提高程序的执行速度。

为什么需要内联函数

在C语言中,如果一些函数被频繁的调用,不断地用函数入栈,即函数栈,则会造成栈空间或者栈内存的大量消耗,为了解决这个问题,特别的引入了inline关键字,表示为内联函数。栈空间指的是函数内数据的内存空间,在一个系统下,栈空间的资源是有限的,假如频繁大量的使用就会因栈空间的不足而导致出错,函数的死循坏递归调用的最终结果就是导致栈内存空间的枯竭。

#include <stdio.h>
//函数定义为inline即:内联函数
inline chardbtest(int a) {
    return (i % 2 > 0) ? "奇" : "偶";

 
int main()
{
   int i = 0;
   for (i=1; i < 100; i++) {
       printf("i:%d    奇偶性:%s /n", i, dbtest(i));    
   }
}

上面的例子就是标准的内联函数的用法,使用inline修饰带来的好处我们表面看不出来,其实,在内部的工作就是在每个for循环的内部任何调用dbtest(i)的地方都换成了(i % 2 > 0) ? "奇" : "偶",这样就避免了频繁调用函数对栈内存重复开辟所带来的消耗。

内联函数注意事项

  1. 关键字inline必须与函数的定义体放在一起,才能使函数成为内联函数,仅仅将inline放在函数声明前面不起作用

如下风格的函数fun则成为内联函数:

void fun(int x, int y);
inline void fun(int x, int y)  //inline与函数的定义放在一起
{

}
  1. 关键字inline的使用是有所限制的

inline只适合函数体内代码比较简单的函数使用,不能包含复杂的结构控制语句,例如while、switch,并且内联函数本身不能是直接递归函数(函数内部调用自己的函数)。

  1. inline仅是一个对编译器的建议

inline函数仅仅是一个对编译器的建议,所以最后能否真正内联,看编译器的意思,它如果认为函数不复杂,能在调用点展开,就会真正内联,并不是说声明了内联就会内联,声明内联只是一个建议而已。

  1. 建议:inline函数的定义放在头文件中

其次,因为内联函数要在调用点展开,所以编译器必须随处可见内联函数的定义,要不然就成了非内联函数的调用了。所以,这要求每个调用了内联函数的文件都出现了该内联函数的定义。因此,将内联函数的定义放在头文件里实现是合适的,省却你为每个文件实现一次的麻烦。声明跟定义要一致:如果在每个文件里都实现一次该内联函数的话,那么,最好保证每个定义都是一样的,否则,将会引起未定义的行为。如果不是每个文件里的定义都一样,那么,编译器展开的是哪一个,那要看具体的编译器而定。所以,最好将内联函数定义放在头文件中。

  1. static和inline联合使用

static是静态修饰符,由其关键字修饰的变量会保存到全局数据区,对于普通的局部变量或者全局变量,都是由系统自动分配内存的,并且当变量离开作用域的时候释放掉,而使用static关键字来修饰,只有当程序结束时候才会释放掉,使用static inline修饰时,函数仅在文件内部可见,不会污染命名空间,另外,函数在运行过程中也会分配内存空间,但是由于static的存在,就和修饰变量类似,它只会开辟一块内存空间。

内联函数优缺点

  1. 普通函数在调用过程中,会对寄存器中内容进行上下文切换(push和pop操作),而内联函数则不需要,所以普通函数相比内联函数,耗时要多一些
  2. 当函数使用次数比较多的时候,内联函数在每个调用的地方都会被展开,所以导致固件大小会变大,同一段代码会多次重复出现在固件中。而普通函数则没有此问题,不管调用的函数的次数多少,函数在固件中均只占用一处,空间利用率较高。inline函数其实就是空间换时间

inline 和宏的区别

虽然inline函数和带参数的宏很像,但是在使用方法上和宏还是有很大区别的:


inline()函数带参数的宏
展开的时机在编译的时候展开,因此inline关键字是一个编译关键字在预处理时展开,因此#define关键字是一个预处理关键字
参数类型检查inline()函数是一中函数,会进行严格的参数类型检查不会检查参数类型,只是做简单的字符串替换,因此在使用带参数的宏时会有一些副作用,编写程序是要人为预防
是否允许有复杂语句不允许出现复杂语句,如果出现复杂语句,该函数将不会展开,例如递归,大型循环等对此不做要求。宏只是做字符串替换操作,而不了解语句的含义
是否一定被展开不一定,是否展开由编译器决定一定,只要使用了宏就可以保证被展开
接口封装
是否支持调试

总结

  1. 内联函数相比宏函数,会进行语法检查。宏函数是在预处理阶段生效,内联函数是在编译阶段进行语法检查然后替换。
  2. 内联函数相比普通函数,少了上下文切换的步骤所以执行会更快一些。
  3. 内联函数被多次调用,会使固件大小膨胀,内联函数的高速是以空间来换时间。
  4. 内联函数不可递归。
  5. 如果函数内容太过于复杂,编译器会忽略inline关键字,把他当成普通函数来处理。

本文参考

https://zhuanlan.zhihu.com/p/448262183

https://zhuanlan.zhihu.com/p/50812510

https://cloud.tencent.com/developer/article/2224955

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