什么是内联函数

内联函数(inline function)是C和C++都支持的一种语言特性，简单来说，就是在编译阶段在调用内联函数的地方直接展开函数代码，避免函数调用的开销。

内联函数的优点

内联函数的主要作用是避免函数调用开销，那就必须要讨论一下函数调用有哪些开销。

一次函数调用的开销主要有

  1. 保存和恢复现场
  2. 参数传递
  3. 跳转到被调用函数，以及完成执行后返回
  4. 函数内部执行中产生的开销

内联函数的主要优点是避免上面1、2、3开销。此外因为内联函数不需要跳转到被调用函数的地址去执行，直接在当前代码段执行，提高了局部性，从而提高了CPU的缓存命中率。

内联函数的缺点

  1. 因为内联函数在被调用处展开，所以每个调用处都会有一份相同的代码段，增大了可执行文件的体积。增加的体积在加载到内存时也会占用额外的内存空间。
  2. 由于内联函数是在编译期间展开的，所以如果内联函数发生变更，那么所有调用了该函数的代码都需要重新编译
  3. 内联函数的实现必须放在头文件中，如果放在.cpp文件中，那么其他.cpp文件不能调用该函数，否则编译时会提示link error。这就导致头文件变得臃肿，偏离了头文件接口定义的角色。

什么时候使用内联函数

一般来说，当函数调用产生的开销大于函数执行的开销，或者两者相差不大时，建议使用内联函数。而当函数执行的开销远远大于函数调用的开销时，不建议使用内联函数。此外，递归也尽量不要使用内联函数，编译器通常会把递归展开一定的层数，这样生成了过多的冗余代码。不过具体情况需要具体分析，比如在嵌入式系统中，内存是非常珍贵的，那么通常就避免使用内联函数，因为会增大可执行文件的体积。

需要注意的是，inline并不是强制的，这个关键词只是给编译器的”提示”，最终是否内联是由编译器决定的。