C++內聯(lián)函數(shù)不宜使用情況介紹
C++語言中的各種應用是一個非常高深的內容,其中的語法、特性、標準類庫都是我們值得深入研究的內容。C++內聯(lián)函數(shù)就是其中一個比較重要的內容。我們在這里總結了一下C++內聯(lián)函數(shù)不宜使用的環(huán)境。#t#
內聯(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C++內聯(lián)函數(shù)?如果所有的函數(shù)都是內聯(lián)函數(shù),還用得著“內聯(lián)”這個關鍵字嗎?內聯(lián)是以代碼膨脹(復制)為代價,僅僅省去了函數(shù)調用的開銷,從而提高函數(shù)的執(zhí)行效率。如果執(zhí)行函數(shù)體內代碼的時間,相比于函數(shù)調用的開銷較大,那么效率的收獲會很少。另一方面,每一處內聯(lián)函數(shù)的調用都要復制代碼,將使程序的總代碼量增大,消耗更多的內存空間。
以下情況不宜使用C++內聯(lián)函數(shù):
(1)如果函數(shù)體內的代碼比較長,使用內聯(lián)將導致內存消耗代價較高。
(2)如果函數(shù)體內出現(xiàn)循環(huán),那么執(zhí)行函數(shù)體內代碼的時間要比函數(shù)調用的開銷大。類的構造函數(shù)和析構函數(shù)容易讓人誤解成使用內聯(lián)更有效。要當心構造函數(shù)和析構函數(shù)可能會隱藏一些行為,如“偷偷地”執(zhí)行了基類或成員對象的構造函數(shù)和析構函數(shù)。所以不要隨便地將構造函數(shù)和析構函數(shù)的定義體放在類聲明中。一個好的編譯器將會根據(jù)函數(shù)的定義體,自動地取消不值得的內聯(lián)(這進一步說明了 inline 不應該出現(xiàn)在函數(shù)的聲明中)。
注意點:
C++內聯(lián)函數(shù)既能夠去除函數(shù)調用所帶來的效率負擔又能夠保留一般函數(shù)的優(yōu)點。然而,內聯(lián)函數(shù)并不是***藥,在一些情況下,它甚至能夠降低程序的性能。因此在使用的時候應該慎重。
1.我們先來看看內聯(lián)函數(shù)給我們帶來的好處:從一個用戶的角度來看,C++內聯(lián)函數(shù)看起來和普通函數(shù)一樣, 它可以有參數(shù)和返回值,也可以有自己的作用域,然而它卻不會引入一般函數(shù)調用所帶來的負擔。另外, 它可以比宏更安全更容易調試。
當然有一點應該意識到,inline specifier僅僅是對編譯器的建議,編譯器有權利忽略這個建議。那么編譯器是如何決定函數(shù)內聯(lián)與否呢?一般情況下關鍵性因素包括函數(shù)體的大小,是否有局部對象被聲明,函數(shù)的復雜性等等。
2.那么如果一個函數(shù)被聲明為inline但是卻沒有被內聯(lián)將會發(fā)生什么呢?理論上,當編譯器拒絕內聯(lián)一個 函數(shù)的時候,那個函數(shù)會像普通函數(shù)一樣被對待,但是還會出現(xiàn)一些其他的問題。例如下面這段代碼:
- // filename Time.h
- #include<ctime>
- #include<iostream>
- using namespace std;
- class Time
- {
- public:
- inline void Show()
- {
- for (int i = 0; i<10; i++)
- cout<<time(0)<<endl;
- }
- };
因為成員函數(shù)Time::Show()包括一個局部變量和一個for循環(huán),所以編譯器一般拒絕inline,并且把它當作一個普通的成員函數(shù)。但是這個包含類聲明的頭文件會被單獨的#include進各個獨立的編譯單元中:
- // filename f1.cpp
- #include "Time.h"
- void f1()
- {
- Time t1;
- t1.Show();
- }
- // filename f2.cpp
- #include "Time.h"
- void f2()
- {
- Time t2;
- t2.Show();
- }
結果編譯器為這個程序生成了兩個相同成員函數(shù)的拷貝:
- void f1();
- void f2();
- int main()
- {
- f1();
- f2();
- return 0;
- }
當程序被鏈接的時候,linker將會面對兩個相同的Time::Show()拷貝,于是函數(shù)重定義的連接錯誤發(fā)生。但是老一些的C++實現(xiàn)對付這種情況的辦法是通過把一個un-inlined函數(shù)當作static來處理。因此每一份函數(shù)拷貝僅僅在自己的編譯單元中可見,這樣鏈接錯誤就解決了,但是在程序中卻會留下多份函數(shù)拷貝。在這種情況下,程序的性能不但沒有提升,反而增加了編譯和鏈接時間以及最終可執(zhí)行體的大小。但是幸運的是,新的C++標準中關于un-inlined函數(shù)的說法已經(jīng)改變。一個符合標準C++實現(xiàn)應該只生成一份函數(shù)拷貝。然而,要想所有的編譯器都支持這一點可能還需要很長時間。
另外關于C++內聯(lián)函數(shù)還有兩個更令人頭疼的問題。***個問題是該如何進行維護。一個函數(shù)開始的時候可能以內聯(lián)的形式出現(xiàn),但是隨著系統(tǒng)的擴展,函數(shù)體可能要求添加額外的功能,結果內聯(lián)函數(shù)就變得不太可能,因此需要把inline specifier去除以及把函數(shù)體放到一個單獨的源文件中。另一個問題是當內聯(lián)函數(shù)被應用在代碼庫的時候產(chǎn)生。當內聯(lián)函數(shù)改變的時候,用戶必須重新編譯他們的代碼以反映這種改變。然而對于一個非內聯(lián)函數(shù),用戶僅僅需要重新鏈接就可以了。
這里想要說的是,內聯(lián)函數(shù)并不是一個增強性能的靈丹妙藥。只有當函數(shù)非常短小的時候它才能得到我們想要的效果,但是如果函數(shù)并不是很短而且在很多地方都被調用的話,那么將會使得可執(zhí)行體的體積增大。最令人煩惱的還是當編譯器拒絕內聯(lián)的時候。在老的實現(xiàn)中,結果很不盡人意,雖然在新的實現(xiàn)中有很大的改善,但是仍然還是不那么完善的。一些編譯器能夠足夠的聰明來指出哪些函數(shù)可以內聯(lián)哪些不能,但是,大多數(shù)編譯器就不那么聰明了,因此這就需要我們的經(jīng)驗來判斷。如果C++內聯(lián)函數(shù)不能增強行能,就避免使用它!