C++的inline函數(shù)、回調(diào)函數(shù)和普通函數(shù)怎么用

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一、inline內(nèi)聯(lián)函數(shù)#

特征

• 相當(dāng)于把內(nèi)聯(lián)函數(shù)里面的內(nèi)容寫在調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)處；

• 相當(dāng)于不用執(zhí)行進入函數(shù)的步驟，直接執(zhí)行函數(shù)體；

• 相當(dāng)于宏，卻比宏多了類型檢查，真正具有函數(shù)特性；

• 編譯器一般不內(nèi)聯(lián)包含循環(huán)、遞歸、switch 等復(fù)雜操作的內(nèi)聯(lián)函數(shù)；

• 在類聲明中定義的函數(shù)，除了虛函數(shù)的其他函數(shù)都會自動隱式地當(dāng)成內(nèi)聯(lián)函數(shù)；

• 內(nèi)聯(lián)關(guān)鍵字是在編譯時建議編譯器內(nèi)聯(lián)，是不是內(nèi)聯(lián)函數(shù)取決于編譯器，一個好的編譯器將會根據(jù)函數(shù)的定義體，自動地取消不值得的內(nèi)聯(lián)（是否內(nèi)聯(lián)：1、可以通過多次調(diào)用函數(shù)，查看執(zhí)行文件大小，如果變大了，就證明是內(nèi)聯(lián)函數(shù)；2、通過反匯編查看數(shù)據(jù)）。

• 
  

1.1 使用#

• inline是一種“用于實現(xiàn)的關(guān)鍵字”，而不是一種“用于聲明的關(guān)鍵字”，也就是說，如果只在生命中使用inline是沒有用的，若要成為inline函數(shù)必須在定義函數(shù)的時候添加該關(guān)鍵字。在聲明中加不加inline關(guān)鍵字都沒關(guān)系，但是為了閱讀方便，還是建議聲明和定義都加上；

• C++在類中定義函數(shù)的時候，當(dāng)函數(shù)不包含循環(huán)、遞歸、switch 等復(fù)雜操作時，編譯器會進行隱式內(nèi)聯(lián)。

• C++在類外定義函數(shù)，因為與非inline函數(shù)不同：inline函數(shù)對編譯器而言必須是可見的，以便它能夠在調(diào)用點展開該函數(shù)，inline函數(shù)必須在調(diào)用該函數(shù)的每個文本文件中定義。所以內(nèi)聯(lián)函數(shù)的聲明和定義建議都放在同一個頭文件，這樣另一個.cpp文件#include該頭文件的時候，就把該內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義也包含進來了，這就可以正常使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)了。
  

聲明

// 聲明1（加 inline，建議使用）
inline int functionName(int first, int second,...);

定義

// 定義
inline int functionName(int first, int second,...) {/****/};

類內(nèi)定義

// 類內(nèi)定義，隱式內(nèi)聯(lián)
class A {
int doA() { return 0; } // 隱式內(nèi)聯(lián)
}

類外定義

// 類外定義，需要顯式內(nèi)聯(lián)
class A {
int doA();
}
inline int A::doA() { return 0; } // 需要顯式內(nèi)聯(lián)

1.2 編譯器對 inline 函數(shù)處理步驟#

• 將 inline 函數(shù)體復(fù)制到 inline 函數(shù)調(diào)用點處；

• 為所用 inline 函數(shù)中的局部變量分配內(nèi)存空間；

• 將 inline 函數(shù)的的輸入?yún)?shù)和返回值映射到調(diào)用方法的局部變量空間中；

• 如果 inline 函數(shù)有多個返回點，將其轉(zhuǎn)變?yōu)?inline 函數(shù)代碼塊末尾的分支（使用 GOTO）。
  

1.3 優(yōu)缺點#

1.3.1 優(yōu)點#

• 內(nèi)聯(lián)函數(shù)同宏函數(shù)一樣將在被調(diào)用處進行代碼展開，省去了參數(shù)壓棧、棧幀開辟與回收，結(jié)果返回等，從而提高程序運行速度。

• 內(nèi)聯(lián)函數(shù)相比宏函數(shù)來說，在代碼展開時，會做安全檢查或自動類型轉(zhuǎn)換（同普通函數(shù)），而宏定義則不會。

• 在類中聲明同時定義的成員函數(shù)，自動轉(zhuǎn)化為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，因此內(nèi)聯(lián)函數(shù)可以訪問類的成員變量，宏定義則不能。

• 內(nèi)聯(lián)函數(shù)在運行時可調(diào)試，而宏定義不可以。
  

1.3.2 慎用內(nèi)聯(lián)#

• 內(nèi)聯(lián)是以代碼膨脹為代價，僅僅是省去了函數(shù)調(diào)用的開銷，從而提高了函數(shù)的執(zhí)行效率。如果執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)代碼的時間，相比于函數(shù)調(diào)用的開銷較大，那么效率的收獲會很小。另一個方面，每一處內(nèi)聯(lián)函數(shù)調(diào)用都要復(fù)制代碼，將使程序總代碼量增大，消耗更多的內(nèi)存空間。

• 類的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)容易讓人誤解成使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)更有效。要當(dāng)心構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)可能會隱藏一些行為，如”偷偷地“執(zhí)行基類或成員對象的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。所以不要隨便地將構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的定義體放在類的定義中。

1.3.3 不宜使用內(nèi)聯(lián)#

• 如果函數(shù)體內(nèi)的代碼比較長，使用內(nèi)聯(lián)將導(dǎo)致內(nèi)存消耗代價比較高；

• 如果函數(shù)體內(nèi)出現(xiàn)循環(huán)，那么執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)代碼的時間要比函數(shù)調(diào)用的開銷大；
  

1.4 虛函數(shù)（virtual）可以是內(nèi)聯(lián)函數(shù)（inline）嗎？#

• 虛函數(shù)可以是內(nèi)聯(lián)函數(shù)，內(nèi)聯(lián)是可以修飾虛函數(shù)的，但是當(dāng)虛函數(shù)表現(xiàn)多態(tài)性的時候不能內(nèi)聯(lián)。

• 內(nèi)聯(lián)是在編譯器建議編譯器內(nèi)聯(lián)，而虛函數(shù)的多態(tài)性在運行期，編譯器無法知道運行期調(diào)用哪個代碼，因此虛函數(shù)表現(xiàn)為多態(tài)性時（運行期）不可以內(nèi)聯(lián)。

• inline virtual 唯一可以內(nèi)聯(lián)的時候是：編譯器知道所調(diào)用的對象是哪個類（如 Base::who()），這只有在編譯器具有實際對象而不是對象的指針或引用時才會發(fā)生。
  

如下例程：

#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
    public:
    inline virtual void who()
    {
        cout << "I am Base
";
    }
    virtual ~Base() {}
};
    
class Derived : public Base
{
    public:
    inline void who() // 不寫inline時隱式內(nèi)聯(lián)
    {
        cout << "I am Derived
";
    }
};

int main()
{
// 此處的虛函數(shù) who()，是通過類（Base）的具體對象（b）來調(diào)用的，編譯期間就能確定了，所以它可以是內(nèi)聯(lián)的，但最終是否內(nèi)聯(lián)取決于編譯器。
Base b;
b.who();

// 此處的虛函數(shù)是通過指針調(diào)用的，呈現(xiàn)多態(tài)性，需要在運行時期間才能確定，所以不能為內(nèi)聯(lián)。
Base *ptr = new Derived();
ptr->who();

// 因為Base有虛析構(gòu)函數(shù)（virtual ~Base() {}），所以 delete 時，會先調(diào)用派生類（Derived）析構(gòu)函數(shù)，再調(diào)用基類（Base）析構(gòu)函數(shù)，防止內(nèi)存泄漏。
delete ptr;
ptr = nullptr;

system("pause");
return 0;
}

二、回調(diào)函數(shù)和普通函數(shù)#

2.1 什么是回調(diào)函數(shù)？#

把a函數(shù)指針像參數(shù)傳遞那樣傳給b函數(shù)，而這個a函數(shù)會在某個時刻被b函數(shù)調(diào)用執(zhí)行，這就叫做回調(diào)，a函數(shù)稱為回調(diào)函數(shù)。如果回調(diào)函數(shù)立即被執(zhí)行就稱為同步回調(diào)，如果在之后晚點的某個時間再執(zhí)行，則稱之為異步回調(diào)。

2.2 為什么要使用回調(diào)函數(shù)？#

先拋出答案：回調(diào)函數(shù)的好處和作用，那就是解耦，對，就是這么簡單的答案，就是因為這個特點，普通函數(shù)代替不了回調(diào)函數(shù)。

如下代碼：

int Callback_1()
{
    printf("Hello");
    printf("This is Callback_1 "); 
    return 0;
}

int Callback_2() 
{
    printf("Hello");
    printf("This is Callback_2 ");    
    return 0;
}

發(fā)現(xiàn)以上代碼是可以解耦的，因為兩個函數(shù)都執(zhí)行了printf("Hello")，這個時候我們可以通過回調(diào)的方式進行解耦，如下：

#include<stdio.h>

int Callback_1()    // Callback Function 1
{
    printf("This is Callback_1 "); 
    return 0;
}

int Callback_2()    // Callback Function 2
{    
    printf("This is Callback_2 ");    
    return 0;
}

int Handle(int (*Callback)())
{    
    printf("Entering Handle Function. ");    
    Callback();    
    printf("Leaving Handle Function. ");
}

int main()
{    
    printf("Entering Main Function. ");    
    Handle(Callback_1);    
    Handle(Callback_2);  
    printf("Leaving Main Function. ");    
    return 0;
}

像這樣我們就減少了重復(fù)代碼啦，也就是解耦。這是使用普通函數(shù)調(diào)用無法做到的。

回調(diào)函數(shù)和普通函數(shù)有什么區(qū)別？

1、對普通函數(shù)的調(diào)用：調(diào)用程序發(fā)出對普通函數(shù)的調(diào)用后，程序執(zhí)行立即轉(zhuǎn)向被調(diào)用函數(shù)執(zhí)行，直到被調(diào)用函數(shù)執(zhí)行完畢后，再返回調(diào)用程序繼續(xù)執(zhí)行。從發(fā)出調(diào)用的程序的角度看，這個過程為“調(diào)用-->等待被調(diào)用函數(shù)執(zhí)行完畢-->繼續(xù)執(zhí)行”。

2、對回調(diào)函數(shù)調(diào)用：調(diào)用程序發(fā)出對回調(diào)函數(shù)的調(diào)用后，不等函數(shù)執(zhí)行完畢，立即返回并繼續(xù)執(zhí)行。這樣，調(diào)用程序執(zhí)和被調(diào)用函數(shù)同時在執(zhí)行。當(dāng)被調(diào)函數(shù)執(zhí)行完畢后，被調(diào)函數(shù)會反過來調(diào)用某個事先指定函數(shù)，以通知調(diào)用程序：函數(shù)調(diào)用結(jié)束。這個過程稱為回調(diào)（Callback），這正是回調(diào)函數(shù)名稱的由來。

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