C99 inline 背后的想法是什么？

Question

我对 C99 中的 inline 感到困惑。

这就是我想要的：

1. 我希望我的函数在任何地方都能内联，而不仅仅局限于一个翻译单元（或一个编译单元，.c 文件）。
2. 我希望函数的地址一致。如果我将函数的地址保存在函数指针中，我希望函数可以从指针调用，并且我不希望在不同的翻译单元中重复相同的函数（基本上，我的意思是没有static inline）。李>

C++ inline 正是这样做的。

但是（如果我错了，请纠正我）在 C99 中没有办法得到这种行为。

我可以使用static inline，但它会导致重复（不同翻译单元中相同函数的地址不一样）。我不想要这种重复。

所以，这是我的问题：

1. C99 中 inline 背后的想法是什么？
2. 与 C++ 的方法相比，这种设计有什么好处？

参考资料：

1. 这是一个高度评价 C99 inline 的链接，但我不明白为什么。这种“仅在一个编译单元中”的限制真的那么好吗？
   http://gustedt.wordpress.com/2010/11/29/myth-and-reality-about-inline-in-c99/
2. 这是 C99 inline 的基本原理。我读过，但没看懂。
   Is "inline" without "static" or "extern" ever useful in C99?
3. 一篇不错的帖子，提供了使用inline函数的策略。
   http://www.greenend.org.uk/rjk/tech/inline.html

答案总结

如何在 C99 中获得 C++ inline 行为（是的，我们可以）

head.h

#ifndef __HEAD_H__
#define __HEAD_H__

inline int my_max(int x, int y) {
    return (x>y) ? (x) : (y);
}

void call_and_print_addr();

#endif

src.c

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

// This is necessary! And it should occurs and only occurs in one [.c] file
extern inline int my_max(int x, int y); 

void call_and_print_addr() {
    printf("%d %u\n", my_max(10, 100), (unsigned int)my_max);
}

main.c

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

int main() {
    printf("%d %u\n", my_max(10, 100), (unsigned int)my_max);
    call_and_print_addr();

    return 0;
}

编译：gcc -O3 main.c src.c -std=c99
检查程序集：gcc -O3 -S main.c src.c -std=c99，您会发现my_max 在call_and_print_addr() 和main() 中都内联。

其实这和 ref 1 和 ref 3 给出的指令完全一样。那我怎么了？

我用了一个太旧版本的GCC（3.4.5）进行实验，它给了我“my_max的多重定义”错误信息，这才是我如此的真正原因使困惑。耻辱。

C99 和 C++ 的区别inline

其实你可以把上面的例子编译成g++:g++ main.c src.c

extern inline int my_max(int x, int y);

在 C++ 中是多余的，但在 C99 中是必需的。

那么它在 C99 中的作用是什么？

再次，使用gcc -O3 -S main.c src.c -std=c99，您会在src.s 中找到类似的内容：

_my_max:
    movl    4(%esp), %eax
    movl    8(%esp), %edx
    cmpl    %eax, %edx
    cmovge  %edx, %eax
    ret
    .section .rdata,"dr"

如果将extern inline int my_max(int x, int y); 剪切并粘贴到main.c 中，您会在main.s 中找到这些汇编代码。

因此，通过extern inline，您告诉编译器真正的函数my_max()（您可以通过其地址调用它）将在哪里定义和编译。

现在回顾 C++，我们无法指定它。我们永远不会知道my_max() 会在哪里，这就是@Potatoswatter 的“模糊联系”。

正如@Adriano 所说，大多数时候，我们并不关心这个细节，但 C99 确实消除了歧义。

Answer 1

要获得类似 C++ 的行为，您需要为每个具有潜在内联调用的 TU 提供 inline 定义，并为一个 TU 提供外部可见的定义。这正是 C 标准的相关部分（函数说明符）中的示例 1 所说明的内容。 （在该示例中，外部可见性通过随后声明函数 extern 追溯应用于 inline 定义：此声明可以在 .c 文件中的 .h 文件中的定义之后完成，这变成了通常的用法在它的头上。）

如果实际上可以在任何地方完成内联，您就不需要extern 函数。但是，在递归和引用函数地址等上下文中使用非内联调用。从某种意义上说，您可以通过省略extern 部分来获得“始终内联”的语义，但是对于任何简单的函数调用，这可能会任意失败，因为标准不要求内联调用只是因为没有其他选择。 （这是linked question的主题。）

C++ 用“模糊链接”的实现概念来处理这个问题；这在标准中没有指定，但在编译器内部它是非常真实且棘手的。 C 编译器应该比 C++ 更容易编写；我相信这是语言之间存在差异的原因。

Answer 2

我希望我的函数在任何地方都能内联，而不仅仅局限于一个翻译单元（或一个编译单元，一个 [.c] 文件）。

使用 inline，您可以礼貌地要求编译器内联您的函数（如果它有时间和心情）。它与一个编译单元无关，充其量它甚至可以在每个调用站点中内联，并且它不会在任何地方有一个主体（并且它的代码将在任何地方重复）。它的目的是内联，速度有利于大小。

我希望函数的地址一致。如果我将函数的地址保存在函数指针中，我希望函数可以从指针调用，并且我不希望在不同的翻译单元中重复相同的函数。 （基本上，我的意思是没有“静态内联”）

再一次，你不能。如果函数是内联的，则没有任何函数指针指向它。当然，编译器需要一个编译单元来存放函数（因为，是的，您可能需要一个函数指针，或者有时它可能决定不在特定调用站点内联该函数）。

根据您的描述，static inline 似乎不错。 IMO 不是，每个编译单元中的函数体（使用时，见上段）会导致代码重复（以及函数指针比较问题，因为每个编译单元都有自己的 version功能）。正是在这里，C99 做了一件相当不错的事情：你声明了一个放置函数体的地方（当需要时）。编译器不会为你做这件事（如果你关心它的话），并且没有任何东西需要实现。

C99 中内联的想法是什么？

选择一个好的东西（内联函数），但要消除歧义（每个 C++ 编译器都做了自己的工作来确定函数体的位置）。

与 C++ 的方法相比，这种设计有什么好处？

老实说，我看不出这么大的问题（即使您链接的文章也对这个好处非常模糊）。在现代编译器中，您不会看到任何问题，并且您永远不会关心它。为什么C做的很好？ IMO 因为它消除了歧义，即使 - 坦率地说 - 我更希望我的编译器在我不关心它的时候为我做这件事（我想是 99.999%）。

这就是说，但我可能错了，C 和 C++ 有不同的目标。如果您使用的是 C（不是没有类和很少 C++ 功能的 C++），那么您可能想要解决这类细节，因为它们在您的上下文中很重要，因此 C 和 C++ 不得不对此有所分歧。 没有更好的设计：只是针对不同的受众做出不同的决定。