特征

  • 相当于把内联函数里面的内容写在调用内联函数处；
  • 相当于不用执行进入函数的步骤，直接执行函数体；
  • 相当于宏，却比宏多了类型检查，真正具有函数特性；
  • 编译器一般不内联包含循环、递归、switch 等复杂操作的内联函数；
  • 在类声明中定义的函数，除了虚函数的其他函数都会自动隐式地当成内联函数。

作用

inline 是一个关键字，可以用于定义内联函数。内联函数，像普通函数一样被调用，但是在调用时并不通过函数调用的机制而是直接在调用点处展开，这样可以大大减少由函数调用带来的开销，从而提高程序的运行效率。

使用

类内定义成员函数默认是内联函数
在类内定义成员函数，可以不用在函数头部加 inline 关键字，因为编译器会自动将类内定义的函数（构造函数、析构函数、普通成员函数等）声明为内联函数，

  1. // 声明1（加 inline，建议使用）
  2. inline int functionName(int first, int second,...);
  3. // 声明2（不加 inline）
  4. int functionName(int first, int second,...);
  5. // 定义
  6. inline int functionName(int first, int second,...) {/****/};
  7. // 类内定义，隐式内联
  8. class A {
  9.     int doA() { return 0; }         // 隐式内联
  10. }
  11. // 类外定义，需要显式内联
  12. class A {
  13.     int doA();
  14. }
  15. inline int A::doA() { return 0; }   // 需要显式内联
  1. #include <iostream>
  2. using namespace std;
  4. class A{
  5. public:
  6.     int var;
  7.     A(int tmp){ //inline function
  8.       var = tmp;
  9.     }    
  10.     void fun(){ //inline function
  11.         cout << var << endl;
  12.     }
  13. };
  15. int main()
  16. {    
  17.     return 0;
  18. }

类外定义成员函数，若想定义为内联函数，需用关键字声明
当在类内声明函数，在类外定义函数时，如果想将该函数定义为内联函数，则可以在类内声明时不加 inline 关键字，而在类外定义函数时加上 inline 关键字。

  1. #include <iostream>
  2. using namespace std;
  4. class A{
  5. public:
  6.     int var;
  7.     A(int tmp){ 
  8.       var = tmp;
  9.     }    
  10.     void fun();
  11. };
  13. inline void A::fun(){
  14.     cout << var << endl;
  15. }
  17. int main()
  18. {    
  19.     return 0;
  20. }

另外，可以在声明函数和定义函数的同时加上 inline；也可以只在函数声明时加 inline，而定义函数时不加 inline。只要确保在调用该函数之前把 inline 的信息告知编译器即可。

编译器对 inline 函数的处理步骤

  1. 将 inline 函数体复制到 inline 函数调用点处；
  2. 为所用 inline 函数中的局部变量分配内存空间；
  3. 将 inline 函数的的输入参数和返回值映射到调用方法的局部变量空间中；

  4. 如果 inline 函数有多个返回点，将其转变为 inline 函数代码块末尾的分支（使用 GOTO）。

    优缺点

    优点

  5. 内联函数同宏函数一样将在被调用处进行代码展开，省去了参数压栈、栈帧开辟与回收，结果返回等，从而提高程序运行速度。

  6. 内联函数相比宏函数来说，在代码展开时，会做安全检查或自动类型转换（同普通函数），而宏定义则不会。
  7. 在类中声明同时定义的成员函数，自动转化为内联函数，因此内联函数可以访问类的成员变量，宏定义则不能。
  8. 内联函数在运行时可调试，而宏定义不可以。

缺点

  1. 代码膨胀。内联是以代码膨胀（复制）为代价，消除函数调用带来的开销。如果执行函数体内代码的时间，相比于函数调用的开销较大，那么效率的收获会很少。另一方面，每一处内联函数的调用都要复制代码，将使程序的总代码量增大，消耗更多的内存空间。
  2. inline 函数无法随着函数库升级而升级。inline函数的改变需要重新编译，不像 non-inline 可以直接链接。
  3. 是否内联，程序员不可控。内联函数只是对编译器的建议，是否对函数内联，决定权在于编译器。

虚函数（virtual）可以是内联函数（inline）吗？

Are “inline virtual” member functions ever actually “inlined”?

  • 虚函数可以是内联函数，内联是可以修饰虚函数的，但是当虚函数表现多态性的时候不能内联。
  • 内联是在编译器建议编译器内联，而虚函数的多态性在运行期，编译器无法知道运行期调用哪个代码，因此虚函数表现为多态性时（运行期）不可以内联。
  • inline virtual 唯一可以内联的时候是：编译器知道所调用的对象是哪个类（如 Base::who()），这只有在编译器具有实际对象而不是对象的指针或引用时才会发生。

虚函数内联使用

  1. #include <iostream>  
  2. using namespace std;
  3. class Base
  4. {
  5. public:
  6.     inline virtual void who()
  7.     {
  8.         cout << "I am Base\n";
  9.     }
  10.     virtual ~Base() {}
  11. };
  12. class Derived : public Base
  13. {
  14. public:
  15.     inline void who()  // 不写inline时隐式内联
  16.     {
  17.         cout << "I am Derived\n";
  18.     }
  19. };
  21. int main()
  22. {
  23.     // 此处的虚函数 who()，是通过类（Base）的具体对象（b）来调用的，编译期间就能确定了，所以它可以是内联的，但最终是否内联取决于编译器。 
  24.     Base b;
  25.     b.who();
  27.     // 此处的虚函数是通过指针调用的，呈现多态性，需要在运行时期间才能确定，所以不能为内联。  
  28.     Base *ptr = new Derived();
  29.     ptr->who();
  31.     // 因为Base有虚析构函数（virtual ~Base() {}），所以 delete 时，会先调用派生类（Derived）析构函数，再调用基类（Base）析构函数，防止内存泄漏。
  32.     delete ptr;
  33.     ptr = nullptr;
  35.     system("pause");
  36.     return 0;
  37. }

inline 命名空间

内联命名空间会自动把内部的标识符放到外层作用域，比如：

namespace X {
    inline namespace Y {
        void foo();
    }  // namespace Y
}  // namespace X

//X::Y::foo() 与 X::foo() 彼此可代替。内联命名空间主要用来保持跨版本的 ABI 兼容性。

使用方法：

类内定义成员函数默认是内联函数
在类内定义成员函数，可以不用在函数头部加 inline 关键字，因为编译器会自动将类内定义的函数（构造函数、析构函数、普通成员函数等）声明为内联函数，代码如下：

作者：力扣 (LeetCode)
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来源：力扣（LeetCode）
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