内联的目的是什么？

Question

关于关键字inline，我有一个discussion 和Johannes Schaub。 那里的代码是这样的：

namespace ... {
    static void someFunction() {
        MYCLASS::GetInstance()->someFunction();
    }
};

他说：

把它作为一个内联函数可能 在可执行文件中保存代码大小

但根据我的发现 here 和 here 是不需要的，因为：

• 只有在编译器的成本/收益分析表明它是有利可图的情况下才会发生[内联]
• 主流 C++ 编译器（如 Microsoft Visual C++ 和 GCC）支持一个选项，允许编译器自动内联任何合适的函数，即使是那些未标记为内联函数的函数。

然而，Johannes 指出，明确指定它还有其他好处。不幸的是，我不明白他们。例如，他说并且“内联”允许您在程序中多次定义函数。，我很难理解（并找到参考）。

所以

1. inline 只是对编译器的建议吗？
2. 当你有一个小功能时是否应该明确说明（我猜是1-4条指令？）
3. 写inline还有什么其他好处？
4. 是否需要声明 inline 以减少可执行文件的大小，即使编译器（根据维基百科 [我知道，错误的参考]）应该自己找到这些函数？

我还有什么遗漏的吗？

Answer 1

重申我在那些小评论框中所说的话。特别是，我从来没有谈论过内联：

// foo.h:
static void f() {
  // code that can't be inlined
}

// TU1 calls f
// TU2 calls f

现在，TU1 和 TU2 都有自己的 f 副本 - f 的代码在可执行文件中出现了两次。

// foo.h:
inline void f() {
  // code that can't be inlined
}

// TU1 calls f
// TU2 calls f

两个 TU 都将发出特别标记的 f 版本，链接器通过丢弃除其中一个之外的所有内容来有效地合并这些版本。 f 的代码在可执行文件中只存在一次。

因此我们节省了可执行文件中的空间。

Answer 2

内联只是对编译器的建议吗？

是的。

7.1.2 函数说明符

2 带有 inline 说明符的函数声明（8.3.5、9.3、11.4）声明了一个内联函数。内联 说明符向实现指示函数体在调用点的内联替换 优于通常的函数调用机制。执行此操作不需要实现 调用点的内联替换；但是，即使省略了这个内联替换，其他规则 对于 7.1.2 定义的内联函数，仍应遵守。

例如来自 MSDN：

编译器将内联扩展选项和关键字视为建议。不能保证函数会被内联。即使使用 __forceinline 关键字，您也不能强制编译器内联特定函数。使用 /clr 编译时，如果函数应用了安全属性，编译器将不会内联函数。

请注意：

3.2 一个定义规则

3 [...]内联函数应在使用它的每个翻译单元中定义。

4 内联函数应在使用它的每个翻译单元中定义，并且应具有 在每种情况下都具有相同的定义（3.2）。 [注意：对内联函数的调用可能会在其之前遇到 定义出现在翻译单元中。 —尾注] 如果函数的定义出现在翻译中 单元在其第一次声明为内联之前，该程序格式错误。 如果一个具有外部链接的函数是 在一个翻译单元中声明为 inline，则应在其出现的所有翻译单元中声明为 inline； 不需要诊断。具有外部链接的内联函数应具有相同的地址 翻译单位。外部内联函数中的静态局部变量始终引用同一个对象。 外部内联函数主体中的字符串文字是不同翻译单元中的相同对象。 [注意：出现在默认参数表达式中的字符串文字不在内联函数的主体中 仅仅因为该表达式用于该内联函数的函数调用中。 ——尾注] A型 在外部内联函数的主体中定义的类型在每个翻译单元中都是相同的。

[注：强调我的]

TU 基本上是一组标头加上一个实现文件 (.cpp)，它指向一个目标文件。

当你有一个小功能时是否应该明确说明（我 猜1-4条指令？）

当然。为什么不帮助编译器帮助您生成更少的代码呢？通常，如果 prolog/epilog 部分比让它内联强制编译器生成它们产生更多的成本？但是您必须，绝对必须在开始使用内联之前阅读这篇 GOTW 文章：GotW #33: Inline

内联写作还有什么其他好处？

• namespaces 也可以是 inline。请注意，类主体本身中定义的成员函数默认情况下是内联的。隐式生成的特殊成员函数也是如此。

• 函数模板不能在实现文件中定义（参见FAQ 35.12），除非您提供显式实例化（对于使用模板的所有类型——通常是 PITA IMO）。请参阅Moving Templates Out of Header Files 上的 DDJ 文章（如果您感到奇怪，请阅读其他文章中关于 export 关键字的文章，该关键字已从标准中删除。）

是否需要声明 inline 以减少可执行文件 大小，即使编译器 （根据维基百科 [我知道，不好 参考]）应该找到这样的功能 自己？

同样，正如我所说，作为一名优秀的程序员，你应该尽可能地帮助编译器。但是here's C++ FAQ 必须提供关于inline 的内容。所以要小心。并非所有编译器都会进行此类分析，因此您应该阅读有关其优化开关的文档。例如：GCC 做了类似的事情：

您还可以使用选项 -finline-functions 指示 GCC 尝试将所有“足够简单”的函数集成到它们的调用者中。

大多数编译器允许您在某种程度上覆盖编译器的成本/收益比分析。 MSDN 和 GCC 文档值得一读。

Answer 3

内联只是对编译器的建议吗？

是的。但是如果函数有多个定义，则链接器需要它（见下文）

当你有一个小功能时是否应该明确说明（我猜是1-4条指令？）

在头文件中定义的函数上（通常）需要它。将它添加到小功能中并没有什么坏处（但我不打扰）。注意在类声明中定义的类成员会自动内联声明。

内联写作还有什么其他好处？

如果使用正确，它将停止链接器错误。

是否需要声明 inline 以减少可执行文件的大小，即使编译器（根据维基百科 [我知道，错误的参考]）应该自己找到这样的函数？

没有。编译器对内联每个函数调用进行成本/收益比较，并做出适当的选择。因此，对函数的调用可能在幕后情况下内联，而在其他情况下不内联（取决于编译器算法的工作方式）。

速度/空间是两个相互竞争的力量，它取决于编译器正在优化什么，这将决定天气函数是否内联以及可执行文件会增长或缩小。

还要注意，如果使用过分激进的内联导致程序过度扩展，那么引用的局部性就会丢失，这实际上会减慢程序的速度（因为需要将更多的可执行页面放入内存中）。

多重定义：

文件：head.h

// Without inline the linker will choke.
/*inline*/       int  add(int x, int y) { return x + y; }
extern void test()

文件：main.cpp

#include "head.h"
#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << add(2,3) << std::endl;
    test();
}

文件：test.cpp

#include "head.h"
#include <iostream>

void test()
{
    std::cout << add(2,3) << std::endl;
}

这里我们有两个 add() 的定义。一个在main.o，一个在test.o

Answer 4

1. 是的。仅此而已。
2. 没有。
3. 您提示编译器这是一个经常被调用的函数，其中跳转到函数部分会占用大量执行时间。 编译器可能决定将函数代码放在它被调用的地方，而不是普通函数所在的地方。但是，如果函数在 x 处内联，则需要 x 倍于普通函数的空间。
4. 始终相信您的编译器在过早微优化方面比您自己聪明得多。

Answer 5

实际上，内联函数可能会增加可执行文件的大小，因为内联函数代码在每个调用该函数的地方都有重复。对于现代 C++ 编译器，内联主要允许程序员相信他编写了高性能代码。编译器自己决定是否使函数内联。所以，内联写作只是让我们感觉更好......

Answer 6

关于这个：

而“内联”允许你在程序中多次定义函数。

我能想到一个有用的例子：使复制保护代码更难破解。如果您有一个程序获取用户信息并根据注册密钥对其进行验证，那么内联进行验证的函数将使破解者更难找到该函数的所有重复项。

关于其他方面：

1. inline 只是对编译器的建议，但有 #pragma 指令可以强制内联任何函数。
2. 由于它只是一个建议，因此明确要求它并让编译器覆盖您的建议可能是安全的。但最好完全省略它，让编译器决定。
3. 上面提到的混淆是内联的一个可能的好处。
4. 正如其他人所提到的，inline 实际上会增加编译代码的大小。

Answer 7

1. 是的，当它认为函数太大或使用不兼容的特性（可能是异常处理）时，它会很容易地忽略它。此外，通常有一个编译器设置让它自动内联它认为值得的函数（MSVC 中的 /Ob2）。

2. 如果将函数的定义放在头文件中，应该明确说明。这通常是确保多个翻译单元可以利用它的必要条件。并避免多重定义错误。此外，inline 函数放在 COMDAT 部分。这告诉链接器它只能选择多个定义中的一个。相当于 MSVC 中的 __declspec(selectany)。

4. 内联函数通常不会使可执行文件变小。由于调用操作码通常小于内联的机器代码，除了非常小的属性访问器样式函数。这取决于但更大的结果并不少见。

Answer 8

当函数使用引用参数时，内联的另一个好处（请注意，实际内联有时与“内联”指令的使用正交）。将两个变量传递给非内联函数以将其第一个操作数添加到第二个操作数将需要推送第一个操作数的值和第二个操作数的地址，然后调用一个必须弹出第一个操作数和第二个操作数地址的函数，然后将前一个值间接添加到弹出的地址。如果函数是内联扩展的，编译器可以简单地将一个变量直接添加到另一个变量。

Answer 9

实际上内联会导致更大的可执行文件，而不是更小的可执行文件。 就是通过粘贴函数代码来减少一层间接性。

http://www.parashift.com/c++-faq-lite/inline-functions.html