宏與內嵌函式

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第一部分：宏

    為什麼要使用宏呢？

    因為函數的調用必須要將程式執行的順序轉移到函數所存放在記憶體中的某個地址，將函數的程式內容執行完後，再返回到轉去執行該函數前的地方。這種轉移操作要求在轉去執行前要儲存現場並記憶執行的地址，轉回後要恢複現場，並按原來儲存地址繼續執行。因此，函數調用要有一定的時間和空間方面的開銷，於是將影響其效率。而宏只是在預先處理的地方把代碼展開，不需要額外的空間和時間方面的開銷，所以調用一個宏比調用一個函數更有效率。

    但是宏也有很多的不盡人意的地方。

    在C語言中：

    1、宏容易出現一些邊界性的問題，產生二義性；

    在C++中：

    2、宏又不可以調用C++類中的私人或者受保護的成員；

    我們舉個例子：

    #define square(x) (x*x)

    我們用一個數字去調用它，如square(5)，這樣看上去沒有什麼錯誤，結果返回25，顯然是正確的，但是如果我們用squre(5+5)去調用的話，我們期望的結果是100，而宏的調用結果是(5+5*5+5)，結果是35，這顯然不是我們要得到的結果。避免這些錯誤的方法，一是給宏的參數都加上括弧。

    #define square(x) ((x)*(x))

    說明：宏在調用的地方，僅僅是簡單的代碼替換，所以參數要用括弧括起來，不會出現函數調用那種壓棧、出棧時的時間和空間的開銷，執行效率更高。

第二部分：內嵌函式

    從上面的闡述，可以看到宏有一些難以避免的問題，對於不能訪問C++類中私人或者受保護的成員，我們應該如何解決呢？

    內嵌函式是代碼被插入到調用者代碼處的函數。如同 #define 宏，內嵌函式通過避免被調用的開銷來提高執行效率，尤其是它能夠通過調用（“過程化整合”）被編譯器最佳化。

    內嵌函式和宏很類似，而區別在於，宏是由前置處理器對宏進行替代，而內嵌函式是通過編譯器控制來實現的。而且內嵌函式是真正的函數，只是在需要用到的時候，內嵌函式像宏一樣的展開，所以取消了函數的參數壓棧，減少了調用的開銷。你可以像調用函數一樣來調用內嵌函式，而不必擔心會產生於處理宏的一些問題。

    內嵌函式工作原理解釋：

    對於任何內嵌函式，編譯器在符號表裡放入函數的聲明（包括名字、參數類型、返回值類型）。

    如果編譯器沒有發現內嵌函式存在錯誤，那麼該函數的代碼也被放入符號表裡。

    在調用一個內嵌函式時，編譯器首先檢查調用是否正確（進行型別安全檢查，或者進行自動類型轉換，當然對所有的函數都一樣）。

    如果正確，內嵌函式的代碼就會直接替換函數調用，於是省去了函數調用的開銷。

    這個過程與預先處理有顯著的不同，因為前置處理器不能進行型別安全檢查，或者進行自動類型轉換。

    假如內嵌函式是成員函數，對象的地址（this）會被放在合適的地方，這也是前置處理器辦不到的。

    聲明內嵌函式看上去和普通函數非常相似：

    void f(int i, char c);

    當你定義一個內嵌函式時，在函數定義前加上 inline 關鍵字，並且將定義放入標頭檔：

    inline void f(int i, char c){

       // ...

    }

    內嵌函式必須是和函數體申明在一起，才有效。

    像這樣的聲明inline function(int i)是沒有效果的，編譯器只是把函數作為普通的函數申明，我們必須定義函數體。

    inline int function(int i) { return i*i; }

    這樣我們才算定義了一個內嵌函式。我們可以把它作為一般的函數一樣調用。但是執行速度確比一般函數的執行速度要快。

    當然，內嵌函式也有一定的局限性。就是函數中的執行代碼不能太多了，如果，內嵌函式的函數體過大，一般的編譯器會放棄內聯方式，而採用普通的方式調用函數。這樣，內嵌函式就和普通函數執行效率一樣了。

    有上面的兩者的特性，我們可以用內嵌函式完全取代預先處理宏。

第三部分：總結

    inline函數的優點與缺點——

優點：

    1）inline定義的內嵌函式，函數代碼被放入符號表中，在使用時進行替換（像宏一樣展開），效率很高。

    2）類的內嵌函式也是函數。編繹器在調用一個內嵌函式，首先會檢查參數問題，保證調用正確，像對待真正函數一樣，消除了隱患及局限性。

    3）inline可以作為類的成員函數，可以使用所在類的保護成員及私人成員。

缺點：

    內嵌函式以複製為代價，活動產生開銷。

    1)如果函數的代碼較長，使用內聯將消耗過多記憶體 ， 這種情況編譯器可能會自動把它作為非內嵌函式處理。

    2)如果函數體內有迴圈，那麼執行函數代碼時間比調用開銷大。

    inline與宏的區別

區別如下：

    1）內聯在編繹時展開，宏在先行編譯時展開。 展開的時間不同。

    2）編譯內嵌函式可以嵌入到目標代碼，宏只是簡單文本替換。

    3）內聯會做類型，語法檢查，而宏不具這樣功能。

    4）宏不是函數，inline函數是函數。

    5）宏定義小心處理宏參數（一般參數要括弧起來），否則易出現二義性，而內聯定義不會出現。

宏與內嵌函式