inline关键字的含义， 用法以及compiler对inline的处理

Why?

在 c/c++ 中，为了解决一些频繁调用的小函数大量消耗栈空间（栈内存）的问题，特别的引入了 inline 修饰符，表示为内联函数。

栈空间就是指放置程序的局部数据（也就是函数内数据）的内存空间。

在系统下，栈空间是有限的，假如频繁大量的使用就会造成因栈空间不足而导致程序出错的问题，如，函数的死循环递归调用的最终结果就是导致栈内存空间枯竭。

#include <stdio.h>
 
inline const char *num_check(int v)
{
    return (v % 2 > 0) ? "奇" : "偶";
}
 
int main(void)
{
    int i;
    for (i = 0; i < 100; i++)
        printf("%02d   %s\n", i, num_check(i));
    return 0;
}

上面的例子就是标准的内联函数的用法，使用 inline 修饰带来的好处我们表面看不出来，其实，在内部的工作就是在每个 for 循环的内部任何调用 *dbtest(i)* 的地方都换成了 *(i%2>0)?"奇":"偶"*，这样就避免了频繁调用函数对栈内存重复开辟所带来的消耗。

What?

使用场景： 函数非常短小而且在很多地方都被调用的时候， 但是会使得可执行体的体积增大。

How?

类中内联

写在类中的函数自动内联

class A
{
    public:
    	void f1(int x); 

        /**
       * @brief 类中定义了的函数是隐式内联函数,声明要想成为内联函数，必须在实现处(定义处)加inline关键字。
       *
       * @param x
       * @param y
       */
        void Foo(int x,int y) ///< 定义即隐式内联函数！
        {

        };
        void f1(int x); ///< 声明后，要想成为内联函数，必须在定义处加inline关键字。 
};

函数内联

类外的函数需要加inline关键字

#include <iostream>
#include "inline.h"
using namespace std;
/**
 * @brief inline要起作用,inline要与函数定义放在一起,inline是一种“用于实现的关键字,而不是用于声明的关键字”
 */
int Foo(int x,int y); // 函数声明
inline int Foo(int x,int y) // 函数定义
{
  return x+y;
}
 
// 定义处加inline关键字，推荐这种写法！
inline void A::f1(int x) { }
 
int main()
{
	cout<<Foo(1,2)<<endl;
}
/**
 * 编译器对 inline 函数的处理步骤
 * 将 inline 函数体复制到 inline 函数调用点处；
 * 为所用 inline 函数中的局部变量分配内存空间；
 * 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；
 * 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）。
 */

虚函数内联

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。

内联是在编译期建议编译器内联，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。

#include <iostream> 
using namespace std;
class Base
{
    public:
        inline virtual void who()
        {
            cout << "I am Base\n";
        }
        virtual ~Base() {}
};
class Derived : public Base
{
    public:
        inline void who() // 不写inline时隐式内联
        {
            cout << "I am Derived\n";
        }
};

int main()
{
    // 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。 
    Base b;
    b.who();

    // 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。 
    Base *ptr = new Derived();
    ptr->who();

    // 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。
    delete ptr;
    ptr = nullptr;

    system("pause");
    return 0;
}

Tips:

1. inline 的使用是有所限制的，inline 只适合涵数体内代码简单的涵数使用，不能包含复杂的结构控制语句例如 while、switch，并且不能内联函数本身不能是直接递归函数（即，自己内部还调用自己的函数）。

2. inline 函数仅仅是一个对编译器的建议，所以最后能否真正内联，看编译器的意思，它如果认为函数不复杂，能在调用点展开，就会真正内联，并不是说声明了内联就会内联，声明内联只是一个建议而已。

3. 因为内联函数要在调用点展开，所以编译器必须随处可见内联函数的定义，要不然就成了非内联函数的调用了。所以，这要求每个调用了内联函数的文件都出现了该内联函数的定义。因此，将内联函数的定义放在头文件里实现是合适的，省却你为每个文件实现一次的麻烦。

4. 声明跟定义要一致：如果在每个文件里都实现一次该内联函数的话，那么，最好保证每个定义都是一样的，否则，将会引起未定义的行为。如果不是每个文件里的定义都一样，那么，编译器展开的是哪一个，那要看具体的编译器而定。所以，最好将内联函数定义放在头文件中。

5. 定义在类中的成员函数默认都是内联的，如果在类定义~时就在类内给出函数定义，那当然最好。如果在类中未给出成员函数定义，而又想内联该函数的话，那在类外要加上 inline，否则就认为不是内联的。

6. inline 必须与函数定义体放在一起才能使函数成为内联，仅将 inline 放在函数声明前不起任何作用， 声明的时候不加inline， 定义的时候才加

inline void Foo(int x, int y); // inline 仅与函数声明放在一起
void Foo(int x, int y){}
void Foo(int x, int y);
inline void Foo(int x, int y) {} // inline 与函数定义体放在一起

7. 内联是以**代码膨胀（复制）**为代价，省去了函数调用的开销，从而提高函数的执行效率。 但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，会消耗更多的内存空间。