C 内联函数和“未定义的外部”错误答案

【问题标题】：C inline functions and "undefined external" errorC 内联函数和“未定义的外部”错误
【发布时间】：2012-03-13 00:45:58
【问题描述】：

我正在尝试用内联函数替换一些宏子例程，以便编译器可以优化它们，以便调试器可以单步执行它们等等。如果我将它们定义为普通函数，它就可以工作：

void do_something(void)
{
  blah;
}

void main(void)
{
  do_something();
}

但如果我将它们定义为内联：

inline void do_something(void)
{
  blah;
}

void main(void)
{
  do_something();
}

它说“错误：未定义的外部”。那是什么意思？在黑暗中刺伤，我尝试了

static inline void do_something(void)
{
  blah;
}

void main(void)
{
  do_something();
}

并且没有更多错误。函数定义和函数调用在同一个 .c 文件中。

谁能解释为什么一个有效而另一个无效？

（第二个相关问题：如果我想在多个 .c 文件中使用内联函数，我应该将它们放在哪里？）

【问题讨论】：

不清楚您将这些定义放在哪里，以及何时收到这些错误。其中一些在标题中吗？您是否在标头中转发声明并尝试从另一个编译单元使用它？
哦，函数定义和函数调用都在同一个.c文件中。
你能发一个sscce吗？（好吧，在这种情况下当然不能编译。）
@Mat：不知道你在问什么。我正在定义一个函数，然后在同一个 .c 文件中的主函数中调用它。
这是一个独立的实现？

标签： c external inline-functions

【解决方案1】：

首先，编译器并不总是内联标记为inline的函数；例如，如果您关闭所有优化，它可能不会内联它们。

当你定义一个内联函数时

inline void do_something(void)
{
  blah
}

并使用该函数，即使在同一个文件中，对该函数的调用也由链接器而不是编译器解析，因为它是隐含的“外部”。但仅此定义并不能提供函数的外部定义。

如果您包含不带inline 的声明

void do_something(void);

在可以看到inline定义的C文件中，编译器会提供函数的外部定义，错误应该会消失。

static inline 起作用的原因是它使函数仅在该编译单元内可见，因此允许编译器解析对该函数的调用（并对其进行优化）并在该编译单元内发出该函数的代码.然后链接器不必解析它，因此不需要外部定义。

内联函数最好放在头文件中，并声明它们static inline。这消除了对外部定义的任何需求，因此它解决了链接器问题。但是，这会导致编译器在每个使用它的编译单元中为函数发出代码，因此可能导致代码膨胀。但是由于函数是内联的，所以它可能还是很小的，所以这通常不是问题。

另一种选择是将其定义为标题中的extern inline，并在一个C 文件中提供和extern 声明不带inline 修饰符。

gcc 手册是这样解释的：

通过声明内联函数，您可以指示 GCC 调用该功能更快。 GCC 可以实现这一目标的一种方法是集成将该函数的代码写入其调用者的代码中。这使得通过消除函数调用开销来加快执行速度；在此外，如果任何实际参数值是常数，它们的已知值可能允许在编译时进行简化，这样就不会需要包含所有内联函数的代码。对的影响代码大小难以预测；目标代码可能更大或更小使用函数内联，具体取决于具体情况。你可以还指示 GCC 尝试将所有“足够简单”的功能集成到他们的呼叫者使用选项-finline-functions。

GCC 实现了声明函数的三种不同语义排队。 -std=gnu89 或 -fgnu89-inline 或当gnu_inline 属性出现在所有内联声明中时，另一个当-std=c99、-std=c1x、-std=gnu99 或-std=gnu1x （不带-fgnu89-inline），编译C++时使用第三个。

要声明内联函数，请在其声明中使用 inline 关键字声明，像这样：
 static inline int
 inc (int *a)
 {
   return (*a)++;
 }
如果您正在编写要包含在 ISO C90 程序中的头文件，写__inline__ 而不是inline。

这三种类型的内联在两种重要情况下表现相似：当 inline 关键字用于 static 函数时，例如上面的例子，当一个函数第一次声明时没有使用 inline关键字然后用inline定义，像这样：
 extern int inc (int *a);
 inline int
 inc (int *a)
 {
   return (*a)++;
 }
在这两种常见情况下，程序的行为与您的行为相同没用过inline关键字，除了它的速度。

当一个函数既是内联函数又是 static 时，如果所有对函数被集成到调用者中，函数的地址是从未使用过，则函数自己的汇编代码永远不会参考。在这种情况下，GCC 并没有真正输出汇编代码对于函数，除非您指定选项 -fkeep-inline-functions。一些呼叫不能被集成为各种原因（特别是在函数定义之前的调用不能被集成，也不能在定义）。如果存在非集成调用，则函数为像往常一样编译成汇编代码。该函数还必须是如果程序引用其地址，则照常编译，因为不能内联。

请注意，函数定义中的某些用法可以使其不适合内联替换。这些用法包括：可变参数，alloca 的使用，可变大小数据类型的使用，计算 goto 的使用，使用非本地 goto 和嵌套函数。当标记为inline 的函数无法运行时，使用-Winline 会发出警告被替换，并给出失败的原因。

按照 ISO C++ 的要求，GCC 会考虑定义在一个类的主体被标记为内联，即使它们不是使用 inline 关键字显式声明。你可以覆盖这个 -fno-default-inline。

GCC 在不优化时不会内联任何函数，除非你为函数指定always_inline 属性，如下所示：
 /* Prototype.  */
 inline void foo (const char) __attribute__((always_inline));
本节的其余部分特定于 GNU C90 内联。

当内联函数不是static 时，编译器必须假设可能有来自其他源文件的调用；由于全球符号在任何程序中只能定义一次，函数不能在其他源文件中定义，因此其中的调用不能融合的。因此，非static 内联函数总是以通常的方式自行编译。

如果在函数定义中同时指定inline 和extern，那么该定义仅用于内联。在任何情况下都不是函数自己编译，即使你引用它的地址也不行明确地。这样的地址成为外部引用，就好像您只声明了函数，并没有定义它。

inline 和 extern 的这种组合几乎达到了宏。使用方法是将函数定义放在头文件中包含这些关键字的文件，并将定义的另一个副本（缺少inline 和extern）在库文件中。中的定义头文件将导致对函数的大多数调用被内联。如果该功能的任何用途仍然存在，它们将引用单个副本在图书馆。

【讨论】：

“首先，编译器并不总是内联标记为内联的函数” 是的，但是让编译器决定而不是用宏强制它不是更好吗？ “这会导致编译器在每个使用它的编译单元中为函数发出代码”但是如果它在该文件中未使用，它就不会被编译，不是吗？这里有编译后的代码大小限制。
“是的，但是让编译器决定而不是用宏强制它不是更好吗？”我不明白这个问题。 “但如果它在那个文件中没有被使用，它就不会被编译，不是吗？”已编译，但未发出机器码；它基本上被“扔掉了”。

【解决方案2】：

要使 inline 函数与 C99 一起使用（它们只在语言中出现），您必须在头文件中给出定义

inline void do_something(void)
{
  blah
}

在 one 编译单元（又名 .c）中放置某种“实例化”

void do_something(void);

没有inline。

【讨论】：

同意。这里似乎有一个类似的问题。 stackoverflow.com/questions/6312597/…

【解决方案3】：

如果你想从多个文件中使用它们，你必须把它们放在一个头文件中。

对于链接器错误：函数的默认声明意味着它是“extern”，但由于它是内联的，因此链接器可以找到编译器生成的符号存根，因此会出现错误。

【讨论】：