effective C++ 条款 30：透彻了解inlining的里里外外-白红宇

effective C++ 条款 30：透彻了解inlining的里里外外

阅读量：5347 次

发布时间：2019-06-15

本文共 2288 字，大约阅读时间需要 7 分钟。

inline函数，可以调用它们而又不需蒙受函数调用所招致的额外开销

当你inline某个函数，或许编译器就因此又能力对它（函数本体）执行语境相关最优化。

然而，inline函数背后的整体观念是，将“对此函数的每一个调用”都已函数本体替换之，这样做可能增加你的目标码（object code）大小。在内存有限的机器上，过度inline会造成程序体积太大，导致换页行为，降低缓存的命中率等一些带来效率损失的行为。

如果inline函数的本体很小，编译器针对“函数本体”所产生的码可能比针对“函数调用”所产出的码更小。将函数inline可以导致更小的目标码，从而提高效率。

inline只是对编译器的一个申请，不是强制命令。这种申请可以隐喻提出也可以明确提出。

隐喻方式是将函数定义于class定义式内：

class Person{
public:
    ...
    int age() const {
return theAge;}//一个隐喻的inline申请
    ...
private:
    int theAge;
};

明确申请inline函数的做法是在其定义式前加上关键字inline。

template<typename T>
inline const T& std::max(const T& a, const T& b)
{
    return a < b? b: a;
}

inline函数通常放置在头文件内，因为大多数建置环境（build environments）在编译过程中进行inlining，为了将“函数调用”替换为“被调用函数的本体”，编译器必须知道那个函数长什么样子。

templates 通常也被置于头文件内，因为他一旦被引用，编译器（在编译期）为了将它具现化，需要知道它长什么样子。如果template没有理由要求它所具现的每个函数都是inlined，就应该避免将这个template声明为inline（不论显式还是隐式）。inline需要成本。

大部分编译器拒绝将太过复杂（带有循环或递归）的函数inlining，而所有对virtual函数的调用也都会使inlining落空。

有时，虽然编译器有意愿inlining某个函数，还是可能为该函数生成一个函数本体。例如，如果程序要取某个inline函数的地址，编译器通常必须为此函数生成一个outlined函数本体。编译器通常不对“通过函数指针而进行的调用”实施inlining，这意味着对inline函数的调用有可能inlined，也可能不被inlined：

inline void f(){…} //假设编译器有意愿inline“对f的调用”

void (*pf)() = f;

f();//这个调用将被inlined，因为是一个正常调用

pf();//这个调用或许不被inlined，因为通过指针达成

有时候编译器生成构造函数和析构函数的outline副本，这样他们就可以获得指针指向那些函数，

在array内部元素的构造和析构过程中使用。

class base {
public:
    ...
private:
    std::string bm1, bm2;
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived(){} //Derived 构造函数是空的是吗?
    ...
private:
    std::string dm1, dm2, dm3;
};

这个构造函数看起来是inlining的绝佳候选人，因为他根本不含任何代码，但是：

c++对于“对象被创建和被销毁时发生什么事”做了各式各样的保证。编译器为稍早说的那个表面上看起来是空的Derived构造函数所产生的代码，相当于以下所列：

Derived::Derived()
{
   Base::Base();
    try{dm1.std::string::string();}
    catch(...){
        Base::~Base();
        throw;
    }
    try{dm2.std::string::string();}
    catch(...){
        dm1.std::string::~string();
        Base::~Base();
        throw;
    }
    try{dm3.std::string::string();}
    catch(...){
        dm2.std::string::~string();
        dm1.std::string::~string();
        Base::~Base();
        throw;
    }
}

这段代码并不能代表编译器真正制造出来的代码，但是不论编译器在其内所做的异常处理多么精致复杂，Derived构造函数至少一定会陆续调用其成员变量和base class两者的构造函数，而那些调用（它们自身也可能被inlined）会影响编译器是否对此空白函数inlining。