您應該在現代 C 中使用內聯函數嗎？

現代C 中內聯函數的優點和權衡

為了追求最佳化的效能，內聯函數的概念已經被提出這是C 開發人員爭論的話題，特別是考慮到編譯器技術和硬體功能的進步。本文深入探討了在當今程式設計環境中使用內聯函數的優點和缺點。

內聯函數的優點

• 提升效能： 透過將內聯程式碼合併到呼叫者的函數中，程式可以最大限度地減少與函數呼叫和返回相關的開銷。因此，可以提高效能，特別是對於具有有限數量的短語句的函數，例如簡單的存取器。
• 頭檔放置：可以在頭檔中定義內聯函數，而無需觸發連結器錯誤，允許它們包含在多個編譯單元中。這有利於模組化和程式碼可重用性。

內聯函數的缺點

• 程式碼膨脹：內聯非平凡函數可以顯著增加程式碼大小，導致潛在的分頁問題並減少編譯器最佳化。
• 封裝妥協：內聯函數揭露了物件的實作細節，可能會破壞封裝原則。此限制在 PImpl 模式的上下文中尤其相關。
• 編譯依賴性： 內聯函數程式碼的變更需要重新編譯所有使用它的程式碼，因為內嵌過程發生在編譯時。
• 頭檔混亂：定義內聯函數標頭中的內容會增加其大小，從而降低重要資訊的可見性，例如類別方法聲明。

內聯機制

• 編譯器有自行決定權內聯函數，無論是否存在 inline 關鍵字。相反，非內聯函數可以基於編譯器或連結器最佳化進行內聯。
• 內聯函數透過將程式碼複製並貼上到呼叫函數中來進行操作，這與預處理器巨集不同，後者會造成命名空間污染和偵錯挑戰。
• 在類別體內定義的類別成員函數被認為是隱式內聯的，儘管編譯器仍然可以選擇延遲內聯。
• 虛擬方法通常是不可內聯的，但是當編譯器可以明確確定特定函數體內的物件類型時，就會出現異常。
• 模板函數可能並不總是內聯的，儘管它們包含在內在標題中。

內聯進步

模板元程式設計使編譯器能夠在編譯時推斷出函數的結果。因此，複雜的演算法有時可以轉換為簡單的返回語句，從而顯著加快程式碼執行速度。這是一種「極端內聯」形式，既罕見又對計算要求很高。

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