C++ 行內函數是什麼

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在 C 語言中，我們使用了宏函式，這是一種編譯器使用的最佳化技術，用於減少執行時間等。那麼問題來了，C++ 有什麼類似的技術，而且是以什麼更好的方式呢？行內函數應運而生，這是一種編譯器使用的最佳化技術，尤其用於減少執行時間。我們將涵蓋行內函數的“是什麼、為什麼、何時及如何”。

什麼是行內函數
行內函數是 C++ 的一項增強功能，用於提高程式的執行時間。可以指示編譯器將函式設為內聯，以便編譯器可以在呼叫這些函式定義的地方替換它們。編譯器在編譯時替換行內函數的定義，而不是在執行時引用函式定義。
注意：這只是對編譯器的一個建議，要求將其設為內聯。如果函式很大（就可執行指令而言），編譯器可能會忽略“inline”請求，並將該函式視為普通函式。

如何使函式內聯
要使任何函式成為行內函數，請在其定義前加上關鍵字“inline”。

示例 –

Class A
{
 Public:
    inline int add(int a, int b)
    {
       return (a + b);
    };
}

Class A
{
 Public:
    int add(int a, int b);
};

inline int A::add(int a, int b)
{
   return (a + b);
}

為什麼使用 –
在許多地方，我們會為小的任務/功能建立函式，這些函式包含簡單且數量少的執行指令。想象一下它們每次被呼叫時產生的呼叫開銷。
遇到普通函式呼叫指令時，程式會儲存函式呼叫語句後面指令的記憶體地址，將要呼叫的函式載入到記憶體中，複製引數值，跳轉到被呼叫函式的記憶體位置，執行函式程式碼，儲存函式的返回值，然後跳轉回執行被呼叫函式之前儲存的指令地址。這會產生很大的執行時開銷。
C++ 行內函數提供了一種替代方案。使用 inline 關鍵字後，編譯器會將函式呼叫語句替換為函式程式碼本身（稱為展開過程），然後編譯整個程式碼。因此，有了行內函數，編譯器就不必跳轉到另一個位置來執行函式，然後再跳回來，因為被呼叫函式的程式碼已提供給呼叫程式。
透過以下優點、缺點和效能分析，您將能夠理解“為什麼”使用 inline 關鍵字
優點 :-
1. 透過避免函式呼叫開銷來加速程式。
2. 在發生函式呼叫時，節省了在堆疊上壓入/彈出變數的開銷。
3. 節省了從函式返回呼叫的開銷。
4. 透過利用指令快取來提高區域性性。
5. 透過標記為內聯，可以將函式定義放在標頭檔案中（即可以包含在多個編譯單元中，而不會導致連結器報錯）

缺點:-
1. 由於程式碼展開，增加了可執行檔案的大小。
2. C++ 內聯在編譯時解析。這意味著如果您更改了行內函數中的程式碼，您將需要重新編譯所有使用它的程式碼，以確保它已更新。
3. 在標頭檔案中使用時，它會使您的標頭檔案變大，其中包含使用者不關心的資訊。
4. 如上所述，它會增加可執行檔案的大小，這可能會導致記憶體抖動。更多的頁面錯誤會降低程式的效能。
5. 有時可能不適用，例如在嵌入式系統中，由於記憶體限制，不希望有大的可執行檔案。

何時使用 -
可以根據程式設計師的需求將函式設為內聯。下面是一些有用的建議：
1. 當需要效能時，使用行內函數。
2. 使用行內函數而不是宏。
3. 傾向於在類外部使用內聯關鍵字以及函式定義，以隱藏實現細節。

關鍵點 -
1. 這只是一個建議，並非強制。編譯器可能會或可能不會內聯您標記為內聯的函式。它也可能決定在編譯或連結時內聯未標記為內聯的函式。
2. 行內函數的工作方式類似於由編譯器控制的複製/貼上，這與預處理器宏有很大不同：宏會被強制內聯，會汙染所有名稱空間和程式碼，並且不容易除錯。
3. 類內部宣告和定義的所有成員函式預設都是內聯的。因此，無需顯式定義。
4. 虛擬函式不應被內聯。不過，有時當編譯器能確定物件型別時（例如，物件是在同一個函式體內部宣告和構造的），即使是虛擬函式也會被內聯，因為編譯器確切地知道物件的型別。
5. 模板方法/函式並不總是被內聯（它們出現在標頭檔案中不會使它們自動內聯）。
6. 大多數編譯器會對遞迴函式進行內聯，但有些編譯器提供了 #pragmas -
Microsoft C++ 編譯器 - inline_recursion(on)，並且可以使用 inline_depth 控制其限制。
在 GCC 中，您還可以透過命令列引數 --max-inline-insns-recursive 來傳遞此選項。