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C语言inline函数的使用方法
大学在教科书上学习过inline函数，定义为inline函数之后，会省去函数调用的开销，直接嵌套汇编代码，取代函数调用，提高效率。工作后项目中也很少用到inline来定义函数，近几天在研读google的google c++ style guide，发现之前自己对inline函数的认识太过肤浅了，这里学习总结一下。
1、inline函数不要超过10行代码，且不能包含循环、switch、if语句
2、在一个c文件中定义的inline函数是不能在其它c文件中直接使用，google推荐把inline函数定义在**-inl.h头文件中。
3、不要过度使用inline函数定义，尤其对大函数来说
上面三点说明如何正确的使用inline函数，我以前的时候对inline理解不透彻，使用inline的方式不正确，但现在编译器够先进，能保证错误的inline定义也可以正确编译、运行。可能会有性能的缺失。
我在F14(gcc 版本 4.5.1 20100924 (Red Hat 4.5.1-4) (GCC))上做了个实验：
1、当inline函数超过10行，并且包含了循环、switch语句后gcc会执行inline语义，将inline函数汇编嵌入到main函数中。
//gcc n.c -O2 -S
#include
#include
//inline int inc_inline(volatile int *j);
inline int inc_inline(volatile int *j)
{
for (;*j < 100; (*j)++)
{
*j += 2;
(*j)++;
}
switch (*j)
{
case 1:
(*j)++;
break;
case 2:
(*j)++;
break;
default:
break;
}
return (*j)++;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
volatile int i = 0;
inc_inline(&i);
printf("i;%d\n", i);
return 0;
}
2、当我把inline函数的定义放到另一个c文件中，在main函数文件中声明此函数，此时inline函数不生效，gcc编译出的汇编使用call进行正常的函数调用。
//gcc n.c a.c -O2 -S
3、当我们过度使用inline函数，会造成程序文件变大，性能降低。程序文件变大是肯定的，但为什么性能会降低呢，inline不是为了提高性能吗？使用的方式不正确性能不能提高，反而会下降。现在的CPU上都有cache，紧凑的代码在chache中保存的时间更长，这样cache命中的机会更高。
如果某个A函数未定义为inline，并且被很多其它函数调用，那个这个A函数很大的可能会长期被保存在cahe中，这样CPU对代码的执行速度会提高很多。如果A函数被定义为了inline函数，代码分散各个调用函数中，这样每次指定都不命中都需要去内存把代码拷贝到cache中，然后执行，造成很大的抖动。
更深一层的理解，当函数整个函数编译为的汇编代码，函数调用的上下文切换占用了大多的时间的时候，可以考虑把此函数定义为inline函数。
一、inline 关键字用来定义一个类的内联函数，引入它的主要原因是用它替代C中表达式形式的宏定义。
表达式形式的宏定义一例： #define ExpressionName(Var1,Var2) ((Var1)+(Var2))*((Var1)-(Var2))为什么要取代这种形式呢，且听我道来： 1． 首先谈一下在C中使用这种形式宏定义的原因，C语言是一个效率很高的语言，这种宏定义在形式及使用上像一个函数，但它使用预处理器实现，没有了参数压栈，代码生成 等一系列的操作,因此，效率很高，这是它在C中被使用的一个主要原因。 2． 这种宏定义在形式上类似于一个函数，但在使用它时，仅仅只是做预处理器符号表中的简单替换，因此它不能进行参数有效性的检测，也就不能享受C++编译器严格类型检查的好处，另外它的返回值也不能被强制转换为可转换的合适的类型，这样，它的使用就存在着一系列的隐患和局限性。 3． 在C++中引入了类及类的访问控制，这样，如果一个操作或者说一个表达式涉及到类的保护成员或私有成员，你就不可能使用这种宏定义来实现(因为无法将this指针放在合适的位置)。 4． inline 推出的目的，也正是为了取代这种表达式形式的宏定义，它消除了它的缺点，同时又很好地继承了它的优点。为什么inline能很好地取代预定义呢？ 对应于上面的1-3点，阐述如下： 1． inline 定义的类的内联函数，函数的代码被放入符号表中，在使用时直接进行替换，（像宏一样展开），没有了调用的开销，效率也很高。 2． 很明显，类的内联函数也是一个真正的函数，编译器在调用一个内联函数时，会首先检查它的参数的类型，保证调用正确。然后进行一系列的相关检查，就像对待任何一个真正的函数一样。这样就消除了它的隐患和局限性。 3． inline 可以作为某个类的成员函数，当然就可以在其中使用所在类的保护成员及私有成员。 在何时使用inline函数： 首先，你可以使用inline函数完全取代表达式形式的宏定义。 另外要注意，内联函数一般只会用在函数内容非常简单的时候，这是因为，内联函数的代码会在任何调用它的地方展开，如果函数太复杂，代码膨胀带来的恶果很可能会大于效率的提高带来的益处。内联函数最重要的使用地方是用于类的存取函数。C语言的inline
转以前我用Docbook写的一篇关于C语言inline关键字使用的文章。唉，要是能用docbook直接写Blog就好了。用得越多发现Docbook这个东西真是越好用啊～～
本文介绍了GCC和C99标准中inline使用上的不同之处。inline属性在使用的时候，要注意以下两点：
inline关键字在GCC参考文档中仅有对其使用在函数定义（Definition）上的描述，而没有提到其是否能用于函数声明（Declare）。
从inline的作用来看，其放置于函数声明中应当也是毫无作用的：inline只会影响函数在translationunit（可以简单理解为C源码文件）内的编译行为，只要超出了这个范围inline属性就没有任何作用了。所以inline关键字不应该出现在函数声明中，没有任何作用不说，有时还可能造成编译错误（在包含了sys/compiler.h的情况下，声明中出现inline关键字的部分通常无法编译通过）；
inline关键字仅仅是建议编译器做内联展开处理，而不是强制。在gcc编译器中，如果编译优化设置为-O0，即使是inline函数也不会被内联展开，除非设置了强制内联（__attribute__((always_inline))）属性。
1. GCC的inline
gcc对C语言的inline做了自己的扩展，其行为与C99标准中的inline有较大的不同。
1.1. static inline
GCC的static inline定义很容易理解：你可以把它认为是一个static的函数，加上了inline的属性。这个函数大部分表现和普通的static函数一样，只不过在调用这种函数的时候，gcc会在其调用处将其汇编码展开编译而不为这个函数生成独立的汇编码。除了以下几种情况外：
函数的地址被使用的时候。如通过函数指针对函数进行了间接调用。这种情况下就不得不为static inline函数生成独立的汇编码，否则它没有自己的地址。
其他一些无法展开的情况，比如函数本身有递归调用自身的行为等。
static inline函数和static函数一样，其定义的范围是local的，即可以在程序内有多个同名的定义（只要不位于同一个文件内即可）。
注意
gcc的static inline的表现行为和C99标准的static inline是一致的。所以这种定义可以放心使用而没有兼容性问题。
要点：
gcc的static inline相对于static函数来说只是在调用时建议编译器进行内联展开；
gcc不会特意为static inline函数生成独立的汇编码，除非出现了必须生成不可的情况（如通过函数指针调用和递归调用）；
gcc的static inline函数仅能作用于文件范围内。
1.2. inline
相对于C99的inline来说，GCC的inline更容易理解：可以认为它是一个普通全局函数加上了inline的属性。即在其定义所在文件内，它的表现和staticinline一致：在能展开的时候会被内联展开编译。但是为了能够在文件外调用它，gcc一定会为它生成一份独立的汇编码，以便在外部进行调用。即从文件外部看来，它和一个普通的extern的函数无异。举个例子：
foo.c:
/* 这里定义了一个inline的函数foo() */
inline foo() {
...; <- 编译器会像非inline函数一样为foo()生成独立的汇编码
}
void func1() {
foo(); <- 同文件内foo()可能被编译器内联展开编译而不是直接call上面生成的汇编码
}
而在另一个文件里调用foo()的时候，则直接call的是上面文件内生成的汇编码：
bar.c:
extern foo(); <- 声明foo()，注意不能在声明内带inline关键字
void func2() {
foo(); <- 这里就是直接call在foo.c内为foo()函数生成的汇编码了
}
重要
虽然gcc的inline函数的行为很好理解，但是它和C99的inline是有很大差别的。请注意看后面对C99 inline的描述（第 2.2 节 “inline”），以及如何以兼顾GCC和C99的方式使用inline函数。
要点：
gcc的inline函数相对于普通extern函数来说只是在同一个文件内调用时建议编译器进行内联展开；
gcc一定会为inline函数生成一份独立的汇编码，以便其在本文件之外被调用。在别的文件内看来，这个inline函数和普通的extern函数无异；
gcc的inline函数是全局性的：在文件内可以作为一个内联函数被内联展开，而在文件外可以调用它。
1.3. extern inline
GCC的static inline和inline都很好理解：看起来都像是对普通函数添加了可内联的属性。但是这个extern inline就千万不能想当然地理解成就是一个extern的函数+inline属性了。实际上gcc的extern inline十分古怪：一个extern inline的函数只会被内联进去，而绝对不会生成独立的汇编码！即使是通过指针应用或者是递归调用也不会让编译器为它生成汇编码，在这种时候对此函数的调用会被处理成一个外部引用。另外，extern inline的函数允许和外部函数重名，即在存在一个外部定义的全局库函数的情况下，再定义一个同名的extern inline函数也是合法的。以下用例子具体说明一下extern inline的特点：
foo.c:
extern inline
int foo(int a)
{
return (-a);
}
void func1()
{
...;
a =foo(a); ①
p_foo =foo; ②
b = p_foo(b); ③
}
在这个文件内，gcc不会生成foo函数的汇编码。在func1中的调用点①，编译器会将上面定义的foo函数在这里内联展开编译，其表现类似于普通inline函数。因为这样的调用是能够进行内联处理的。而在②处，引用了foo函数的地址。但是注意：编译器是绝对不会为extern inline函数生成独立汇编码的！所以在这种非要个函数地址不可的情况下，编译器不得不将其处理为外部引用，在链接的时候链接到外部的foo函数去（填写外部函数的地址）。这时如果外部没有再定义全局的foo函数的话就会在链接时产生foo函数未定义的错误。
假设在另一个文件里面也定义了一个全局函数foo：
foo2.c:
int foo(int a)
{
return (a);
}
那么在上面那个例子里面，后面一个对foo函数地址的引用就会在链接时被指到这个foo2.c中定义的foo函数去。也就是说：①调用foo函数的结果是a=-a，因为其内联了foo.c内的foo函数；而③调用的结果则是b=b，因为其实际上调用的是foo2.c里面的foo函数！
extern inline的用法很奇怪也很少见，但是还是有其实用价值的。第一：它可以表现得像宏一样，可以在文件内用extern inline版本的定义取代外部定义的库函数（前提是文件内对其的调用不能出现无法内联的情况）；第二：它可以让一个库函数在能够被内联的时候尽量被内联使用。举个例子：
在一个库函数的c文件内，定义一个普通版本的库函数libfunc：
lib.c:
void libfunc()
{
...;
}
然后再在其头文件内，定义（注意不是声明！）一个实现相同的exterin inline的版本：
lib.h:
extern inlinelibfunc()
{
...;
}
那么在别的文件要使用这个库函数的时候，只要include了lib.h，在能内联展开的地方，编译器都会使用头文件内extern inline的版本来展开。而在无法展开的时候（函数指针引用等情况），编译器就会引用lib.c中的那个独立编译的普通版本。即看起来似乎是个可以在外部被内联的函数一样，所以这应该是gcc的extern inline意义的由来。
但是注意这样的使用是有代价的：c文件中的全局函数的实现必须和头文件内externinline版本的实现完全相同。否则就会出现前面所举例子中直接内联和间接调用时函数表现不一致的问题。
重要
gcc的extern inline函数的用法相当奇怪，使用的范围也非常狭窄：几乎没有什么情况会需要用它。
在C99中，也没有关于extern inline这样的描述，所以不建议大家使用extern inline，除非你明确理解了这种用法的意义并且有充足的理由使用它！
要点：
gcc绝对不会为extern inline的函数生成独立汇编码
extern inline函数允许和全局函数重名，可以在文件范围内替代外部定义的全局函数
extern inline函数的应用范围十分狭窄，而且行为比较奇怪，不建议使用
2. C99的inline
以下主要描述C99的inline与Gcc不同的部分。对于相同的部分请参考GCC inline的说明。
2.1. static inline
同GCC的static inline（第 1.1 节“static inline”）。
2.2. inline
C99的inline的使用相当令人费解。当一个定义为inline的函数没有被声明为extern的时候，其表现有点类似于gcc中extern inline那样（C99里面这段描述有点晦涩，原文如下）：
If all of the file scope declarations for a function in a translation unitinclude the inline function specifier without extern, then thedefinition in that translation unit is an inlinedefinition. An inline definitiondoes not provide an external definition for the function, and does not forbidan external definition in another translation unit. An inline definition provides an alternative to anexternal definition, which a translator may use to implement any call to thefunction in the same translation unit. It is unspecified whether a call to thefunction uses the inline definition orthe external definition.
即如果一个inline函数在文件范围内没有被声明为extern的话，这个函数在文件内的表现就和gcc的extern inline相似：在本文件内调用时允许编译器使用本文件内定义的这个内联版本，但同时也允许外部存在同名的全局函数。只是比较奇怪的是C99居然没有指定编译器是否必须在本文件内使用这个inline的版本而是让编译器厂家自己来决定，相当模糊的定义。
如果在文件内把这个inline函数声明为extern，则这个inline函数的表现就和gcc的inline一致了：这个函数即成为一个“externaldefinition”（可以简单理解为全局函数）：可以在外部被调用，并且在程序内仅能存在一个这样名字的定义。
下面举例说明C99中inline的特性：
inline double fahr(double t)
{
return (9.0 *t) / 5.0 + 32.0;
}
inline double cels(double t)
{
return (5.0 *(t - 32.0)) / 9.0;
}
extern double fahr(double); ①
double convert(int is_fahr, double temp)
{
return is_fahr? cels(temp) : fahr(temp); ②
}
在上面这个例子里，函数fahr是个全局函数：因为在①处将fahr声明为extern，因此在②处调用fahr的时候使用的一定是这个文件内所定义的版本（只不过编译器可以将这里的调用进行内联展开）。在文件外部也可以调用这个函数（说明像gcc的inline一样，编译器在这种情况下会为fahr生成独立的汇编码）。
而cels函数因为没有在文件范围内被声明为extern，因此它就是前面所说的“inline definition”，这时候它实际上仅能作用于本文件范围（就像一个static的函数一样），外部也可能存在一个名字也为cels的同名全局函数。在②处调用cels的时候编译器可能选择用本文件内的inline版本，也有可能跑去调用外部定义的cels函数（C99没有规定此时的行为，不过编译器肯定都会尽量使用文件内定义的inline版本，要不然inline函数就没有存在的意义了）。从这里的表现上看C99中未被声明为extern的inline函数已经和gcc的extern inline十分相似了：本文件内的inline函数可以作为外部库函数的替代。
重要
C99标准中的inline函数行为定义的比较模糊，并且inline函数有没有在文件范围内被声明为extern的其表现有本质不同。如果和gcc的inline函数比较的话，一个被声明为extern的inline函数基本等价于GCC的普通inline函数；而一个没有被声明为extern的inline函数基本等价于GCC的extern inline函数。
因为C99的inline函数如此古怪，所以在使用的时候，建议为所有的inline函数都在头文件中创建extern的声明：
foo.h:
extern foo();
而在定义inline函数的c文件内include这个头文件：
foo.c:
#include "foo.h"
inline void foo()
{
...;
}
这样无论是用gcc的inline规则还是C99的，都能得到完全相同的结果：foo函数会在foo.c文件内被内联使用，而在外部又可以像普通全局函数一样直接调用。
2.3. extern inline
C99没有见到extern inline的用法。
c/c++中的inline，使用在函数声明处，表示程序员请求编译器在此函数的被调用处将此函数实现插入，而不是像普通函数那样生成调用代码(申请是否有效取决于编译器)。一般地说，这样作的优点是省掉了调用函数的开销；缺点则是可能会增加代所生成目标代码的尺寸（二班的除外，二班情况下，inline函数甚至会返过来降低程序的性能)。
实际上，即使没有手工指定inline函数，编译器一般还会选择一些代码量较小但使用频繁的函数作为inline函数，以此作为性能优化的途径之一。
与带参宏定义相比，inline函数具备以下优点：
参数类型检查：宏定义中所使用的参数仅仅是在宏定义中被替换，不进行任何的类型检查 返回值：宏定义中无法使用return返回 便于调试 2. 不同编译器下的inline关键字尽管c/c++有着自己的语言标准和规范，但不同编译器实现中总会有着这样或那样的区别。inline即是一例。
c99标准
inline ：用于同一c/cpp文件内部被调用处展开；对外部文件来说函数不可用 static inline ：用于在同一c/cpp文件内部被调用处展开；一般情况下，编译器并不会为此函数生成单独的目标代码；如遇到内联函数无法展开，或内联函数以地址形式被调用，则编译器将会为此内联函数生成单独的代码；简单地说，c99中inline关键字申明的函数一般仅用于同一文件，函数本身不会生成单独的目标代码；static关键字修订后，如果需要，则会生成单独的目标代码。
gcc
inline ：对同一c/cpp文件，函数将会在被调用处展开；对外部文件，此函数等同于"extern"函数 static inline ：与c99标准中相同 extern inline : 仅用于同一c/c++文件内部，在被调用处展开gcc中的inline关键字与c99中不同，默认情况下(仅使用inline)，在同一文件中被调用处当作内联函数展开，而在外部文件调用中等同于普通extern函数(也就是说会生成单独的目标代码)；加static关键字修订后，反而不可应用于外部文件，但如果需要可以生成单独的目标代码；gcc扩展的extern inline模式更是缩小函数的使用仅限于在同文件中展开。
ms vc
ms vc中inline的含义基本与c99中相同，此基础上，作了一定扩展__inline ：等同于inline__forceinline ：强制编译器将函数作为内联函数,除非以下情况 使用了/Ob0选项编译(debug编译默认取值) 函数使用了可变参数 函数本身为递归函数，且未使用#pragma inline_recursion(on) 函数为虚(virtual)函数 程序中使用了地址方式调用了函数 ... 3. 其他一般地，内联函数不能是递归函数或调用递归函数(递归调用会给函数体展开带来麻烦)。
inline应当是用于函数声明(Declaration)而非函数实现(Implementation)。但由于由于不同的编译器下inline关键字所修饰函数的调用范围不一致，因此，一种简单的作法是，将inline函数的声明和实现合一。如果确定函数仅应用于同一文件，我们可以将函数的声明和实现都放在.c/.cpp中；否则将其放入.h中(这样，包含了此头文件的任何文件都可以使用它)。
