C++基礎(chǔ)——內(nèi)聯(lián)函數(shù)-創(chuàng)新互聯(lián)
以inline修飾的函數(shù)叫做內(nèi)聯(lián)函數(shù)，編譯時C++編譯器會在調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的地方展開，沒有函數(shù)壓棧的開銷，內(nèi)聯(lián)函數(shù)提升程序運行的效率
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注意：內(nèi)聯(lián)只是將函數(shù)定義為內(nèi)聯(lián)，相當(dāng)于給了編譯器一種選項，編譯器是否使用內(nèi)聯(lián)完全由編譯器自己決定。一般而言，只要滿足一定要求的函數(shù)才會使用內(nèi)聯(lián)?
我們通過查看反匯編的形式來觀察內(nèi)聯(lián)函數(shù)和非內(nèi)聯(lián)函數(shù)在底層的實現(xiàn)，假定我們實現(xiàn)了一個加法函數(shù)Add(int int)如下所示
int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
int ret = Add(a, b);
return 0;
}此時未加inline關(guān)鍵字，使用g++編譯這段代碼并使用objdump查看反匯編得到匯編為
0000000000400521:
400521: 55 push %rbp // %rbp入棧，保存上一個棧幀的棧底地址
400522: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp // %rsp值給%rbp，%rbp保存當(dāng)前棧幀棧底地址
400525: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp // %rsp-0x10，為main函數(shù)開辟16個字節(jié)棧幀
400529: c7 45 fc 0a 00 00 00 movl $0xa,-0x4(%rbp) // 將10 保存在棧底-4地址處
400530: c7 45 f8 14 00 00 00 movl $0x14,-0x8(%rbp) // 將20 保存在占地-8位置處
400537: 8b 55 f8 mov -0x8(%rbp),%edx // 將20 保存到寄存器%edx內(nèi)
40053a: 8b 45 fc mov -0x4(%rbp),%eax // 將10 保存到寄存器%eax內(nèi)
40053d: 89 d6 mov %edx,%esi // 將20 傳遞到寄存器%esi內(nèi)作為第二個參數(shù)
40053f: 89 c7 mov %eax,%edi // 將10 傳遞到寄存器%edi內(nèi)作為第一個參數(shù)
400541: e8 c7 ff ff ff callq 40050d<_Z3Addii>// call函數(shù)Add實現(xiàn)函數(shù)調(diào)用
400546: 89 45 f4 mov %eax,-0xc(%rbp) // 將%eax中的結(jié)果(由Add返回)保存到棧上(ret)
400549: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax // 將0傳入%eax作為main函數(shù)返回值
40054e: c9 leaveq // 恢復(fù)%rsp和%rbp
40054f: c3 retq 000000000040050d<_Z3Addii>:
40050d: 55 push %rbp // 將main函數(shù)的棧底地址入棧
40050e: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp // %rsp保存當(dāng)前棧底
400511: 89 7d fc mov %edi,-0x4(%rbp) // 將參數(shù)一入棧
400514: 89 75 f8 mov %esi,-0x8(%rbp) // 將參數(shù)二入棧
400517: 8b 45 f8 mov -0x8(%rbp),%eax // 將參數(shù)二保存到寄存器%eax
40051a: 8b 55 fc mov -0x4(%rbp),%edx // 將參數(shù)一保存到寄存器%edx
40051d: 01 d0 add %edx,%eax // 完成 10 + 20，并將結(jié)果保存到%eax中
40051f: 5d pop %rbp // 從棧中彈出main函數(shù)棧底地址并保存到%rbp
400520: c3 retq // 從棧中彈出返回地址并返回main可以看到，對于普通的函數(shù)調(diào)用，會使用call指令去調(diào)用位于40050d處的<_Z3Addii>，此時會為函數(shù)Add開辟棧幀，會帶來一定的開銷
接著看一下inline版本的Add函數(shù)，由于g++默認不使用內(nèi)聯(lián)，需要我們做一些處理
inline int Add(int left, int right) __attribute__((always_inline));
inline int Add(int left, int right)
{
return left + right;
}
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
int ret = Add(a, b);
return 0;
}將 __attribute__((always_inline))加在聲明后，可以強制g++編譯器使用內(nèi)聯(lián)
同樣使用objdump獲得反匯編如下，并且所得到的反匯編內(nèi)<_Z3Addii>已經(jīng)不存在了
000000000040064d:
40064d: 55 push %rbp
40064e: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
400651: c7 45 fc 0a 00 00 00 movl $0xa,-0x4(%rbp) // 10 保存到棧上(rbp-4)a
400658: c7 45 f8 14 00 00 00 movl $0x14,-0x8(%rbp) // 20 保存到棧上(rbp-8)b
40065f: 8b 45 fc mov -0x4(%rbp),%eax // 10 保存到寄存器%eax內(nèi)
400662: 89 45 f0 mov %eax,-0x10(%rbp) // 將10保存到棧上(rbp-16)left
400665: 8b 45 f8 mov -0x8(%rbp),%eax // 20 保存到寄存器%eax內(nèi)
400668: 89 45 ec mov %eax,-0x14(%rbp) // 將20保存到棧上(rbp-20)right
40066b: 8b 45 ec mov -0x14(%rbp),%eax // 將20保存到寄存器%eax內(nèi)
40066e: 8b 55 f0 mov -0x10(%rbp),%edx // 將10保存到寄存器%edx內(nèi)
400671: 01 d0 add %edx,%eax // 10 + 20，將結(jié)果保存到%eax
400673: 89 45 f4 mov %eax,-0xc(%rbp) // 將結(jié)果保存到棧上(rbp-12)ret
400676: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax // 將0傳入%eax作為main函數(shù)返回值
40067b: 5d pop %rbp // 恢復(fù)%rbp
40067c: c3 retq 使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)之后，原先的函數(shù)調(diào)用的操作直接在當(dāng)前函數(shù)的棧幀內(nèi)進行，實際上在棧上為參數(shù)a、b創(chuàng)建了一份副本，整個的函數(shù)棧幀為
- inline是一種以空間換時間的做法，如果編譯器將函數(shù)當(dāng)成內(nèi)聯(lián)函數(shù)處理，在編譯階段，會用函數(shù)體替換函數(shù)調(diào)用，缺陷：可能會使目標(biāo)文件變大，優(yōu)勢：少了調(diào)用開銷，提高程序運行效率
- inline對于編譯器而言只是一個建議，不同編譯器關(guān)于inline實現(xiàn)機制可能不同，一般建議：將函數(shù)規(guī)模較小(即函數(shù)不是很長，具體沒有準(zhǔn)確的說法，取決于編譯器內(nèi)部實現(xiàn))、不是遞歸、頻繁調(diào)用的函數(shù)采用inline修飾，否則編譯器會忽略inline特性
- inline不建議聲明和定義分離，分離會導(dǎo)致鏈接錯誤。因為inline被展開，就沒有函數(shù)地址了，鏈接就會找不到
因此，在C語言中使用的宏函數(shù)，建議在C++中使用inline進行代替?
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新聞名稱：C++基礎(chǔ)——內(nèi)聯(lián)函數(shù)-創(chuàng)新互聯(lián)
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