最新內(nèi)聯(lián)函數(shù)用法實(shí)用
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內(nèi)聯(lián)函數(shù)用法篇一
導(dǎo)語(yǔ):對(duì)比于c語(yǔ)言的函數(shù),c++增加了重載、內(nèi)聯(lián)、const和virtual四種新機(jī)制。下面就由小編為大家介紹一下c++中內(nèi)聯(lián)函數(shù)的應(yīng)用,歡迎大家閱讀!
c++語(yǔ)言支持函數(shù)內(nèi)聯(lián),其目的是為了提高函數(shù)的執(zhí)行效率。在c程序中,可以用宏代碼提高執(zhí)行效率。宏代碼本身不是函數(shù),但使用起來(lái)象函數(shù)。預(yù)處理器用復(fù)制宏代碼的方式代替函數(shù)調(diào)用,省去了參數(shù)壓棧、生成匯編語(yǔ)言的call調(diào)用、返回參數(shù)、執(zhí)行return等過(guò)程,從而提高了速度。使用宏代碼最大的缺點(diǎn)是容易出錯(cuò),預(yù)處理器在復(fù)制宏代碼時(shí)常常產(chǎn)生意想不到的邊際效應(yīng)。
例如“#define max(a,b) (a)>(b)?(a):(b)”語(yǔ)句“result=max(i,j)+2;”將被預(yù)處理器解釋為“result=(i)>(j)?(i):(j)+2;”由于運(yùn)算符‘+’比運(yùn)算符‘:’的優(yōu)先級(jí)高,所以上述語(yǔ)句并不等價(jià)于期望的“result=((i)>(j)? (i):(j))+2;”。如果把宏代碼改寫為“ #define max(a,b)((a)>(b)?(a):(b))”,則可以解決由優(yōu)先級(jí)引起的錯(cuò)誤。但是即使使用修改后的宏代碼也不是萬(wàn)無(wú)一失的,例如語(yǔ)句“result=max(i++,j);”將被預(yù)處理器解釋為“result=(i++)>(j)?(i++):(j);”。對(duì)于c++ 而言,使用宏代碼還有另一種缺點(diǎn),即無(wú)法操作類的私有數(shù)據(jù)成員。
讓我們看看c++的“函數(shù)內(nèi)聯(lián)”是如何工作的。對(duì)于任何內(nèi)聯(lián)函數(shù),編譯器在符號(hào)表里放入函數(shù)的聲明。如果編譯器沒(méi)有發(fā)現(xiàn)內(nèi)聯(lián)函數(shù)存在錯(cuò)誤,那么該函數(shù)的代碼也被放入符號(hào)表里。在調(diào)用一個(gè)內(nèi)聯(lián)函數(shù)時(shí),編譯器首先檢查調(diào)用是否正確。如果正確,內(nèi)聯(lián)函數(shù)的代碼就會(huì)直接替換函數(shù)調(diào)用,于是省去了函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷。這個(gè)過(guò)程與預(yù)處理有顯著的不同,因?yàn)轭A(yù)處理器不能進(jìn)行類型安全檢查,或者進(jìn)行自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換。假如內(nèi)聯(lián)函數(shù)是成員函數(shù),對(duì)象的地址會(huì)被放在合適的地方,這也是預(yù)處理器辦不到的。
c++語(yǔ)言的函數(shù)內(nèi)聯(lián)機(jī)制既具備宏代碼的效率,又增加了安全性,而且可以自由操作類的數(shù)據(jù)成員。所以在c++程序中,應(yīng)該用內(nèi)聯(lián)函數(shù)取代所有宏代碼,“斷言assert”恐怕是唯一的例外。assert是僅在debug版本起作用的宏,它用于檢查“不應(yīng)該”發(fā)生的情況。為了不在程序的debug版本和release版本引起差別,assert不應(yīng)該產(chǎn)生任何副作用。如果assert是函數(shù),由于函數(shù)調(diào)用會(huì)引起內(nèi)存、代碼的變動(dòng),那么將導(dǎo)致debug版本與release版本存在差異。所以assert不是函數(shù),而是宏。
關(guān)鍵字inline必須與函數(shù)定義體放在一起才能使函數(shù)成為內(nèi)聯(lián),僅將inline放在函數(shù)聲明前面不起任何作用。如下風(fēng)格的'函數(shù)foo不能成為內(nèi)聯(lián)函數(shù):
inline void foo(int x, int y); // inline僅與函數(shù)聲明放在一起
void foo(int x, int y)
{
…
}
而如下風(fēng)格的函數(shù)foo則成為內(nèi)聯(lián)函數(shù):void foo(int x, int y);
inline void foo(int x, int y) // inline與函數(shù)定義體放在一起
{
…
}
所以說(shuō),inline是一種“用于實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵字”,而不是一種“用于聲明的關(guān)鍵字”。一般地,用戶可以閱讀函數(shù)的聲明,但是看不到函數(shù)的定義。盡管在大多數(shù)教科書(shū)中內(nèi)聯(lián)函數(shù)的聲明、定義體前面都加了inline關(guān)鍵字,但我認(rèn)為inline不應(yīng)該出現(xiàn)在函數(shù)的聲明中。這個(gè)細(xì)節(jié)雖然不會(huì)影響函數(shù)的功能,但是體現(xiàn)了高質(zhì)量c++/c程序設(shè)計(jì)風(fēng)格的一個(gè)基本原則:聲明與定義不可混為一談,用戶沒(méi)有必要、也不應(yīng)該知道函數(shù)是否需要內(nèi)聯(lián)。
定義在類聲明之中的成員函數(shù)將自動(dòng)地成為內(nèi)聯(lián)函數(shù),例如
class a
{
public:
void foo(int x, int y) { … } // 自動(dòng)地成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)
}
將成員函數(shù)的定義體放在類聲明之中雖然能帶來(lái)書(shū)寫上的方便,但不是一種良好的編程風(fēng)格,上例應(yīng)該改成:
// 頭文件
class a
{
public:
void foo(int x, int y);
}
// 定義文件
inline void a::foo(int x, int y)
{
…
}
內(nèi)聯(lián)能提高函數(shù)的執(zhí)行效率,為什么不把所有的函數(shù)都定義成內(nèi)聯(lián)函數(shù)?但如果所有的函數(shù)都是內(nèi)聯(lián)函數(shù),還用得著“內(nèi)聯(lián)”這個(gè)關(guān)鍵字嗎?
內(nèi)聯(lián)是以代碼膨脹(復(fù)制)為代價(jià),僅僅省去了函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷,從而提高函數(shù)的執(zhí)行效率。如果執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)代碼的時(shí)間,相比于函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷較大,那么效率的收獲會(huì)很少。另一方面,每一處內(nèi)聯(lián)函數(shù)的調(diào)用都要復(fù)制代碼,將使程序的總代碼量增大,消耗更多的內(nèi)存空間。以下情況不宜使用內(nèi)聯(lián):
⑴如果函數(shù)體內(nèi)的代碼比較長(zhǎng),使用內(nèi)聯(lián)將導(dǎo)致內(nèi)存消耗代價(jià)較高。
⑵如果函數(shù)體內(nèi)出現(xiàn)循環(huán),那么執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)代碼的時(shí)間要比函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷大。
類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)容易讓人誤解成使用內(nèi)聯(lián)更有效。要當(dāng)心構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)可能會(huì)隱藏一些行為,如“偷偷地”執(zhí)行了基類或成員對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。所以不要隨便地將構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的定義體放在類聲明中。一個(gè)好的編譯器將會(huì)根據(jù)函數(shù)的定義體,自動(dòng)地取消不值得的內(nèi)聯(lián),這也進(jìn)一步說(shuō)明了inline不應(yīng)該出現(xiàn)在函數(shù)的聲明中。
c++語(yǔ)言中的內(nèi)聯(lián)展現(xiàn)了很多優(yōu)點(diǎn),但是這些優(yōu)點(diǎn)的背后都隱藏著一些隱患。正如人們的飲食,少食和暴食都不可取,應(yīng)當(dāng)恰到好處。我們要辨證地看待c++的一些新機(jī)制,應(yīng)該恰如其分地使用它們。雖然這會(huì)使我們編程時(shí)多費(fèi)一些心思,少了一些痛快,但這才是編程的藝術(shù)。
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