容易被误解的inline

落日映苍穹つ 2022-08-25 15:59 359阅读 0赞

C++中的inline是个容易被误解的关键字，即使是专家也常会犯错。  
  
不信？请打开《Thinking in C++ 2rd Edition Volumn 1》，找到Chapter 9 "Inline Function"的Exercise 6：  
  
“Prove that inline functions default to internal linkage."  
  
为什么我说这里作者犯错了呢？因为C++ 03标准中角标79处明确写到：  
  
“ The inline keyword has no effect on the linkage of a function.“  
  
看，标准明确表示inline关键字不对函数的linkage产生影响，作者却要读者试图证明inline function默认为internal linkage！  
  
  
关于inline，我觉得最好的参考还是水木CplusPlus版的FAQ  
http://www.newsmth.net/bbscon.php?bid=335&id=146496  
  
以下内容基本来自于该FAQ，并加入了自己的一些理解和解释  
  
  
  
误解一：inline函数没有单独的函数体，也不能取地址。  
  
事实：inline修饰并不会改变函数的通常语义，仍可通过函数指针调用：  
  
  
  
误解二：inline和virtual不能同时修饰一个函数。  
  
事实：inline和virtual并不冲突，可以同时修饰函数  
  
  
误解三：virtual函数即使声明为inline，由于是late binding，无法判断实际调用的版本，编译器也无法展开。  
  
事实：虚函数调用并不总是late binding；late binding发生在通过指针或引用来调用函数的时候，在其它情况下理论上是可能对 virtual inline的函数进行展开的  
  
  
  
误解四： inline函数一定是internal linkage/no linkage的。  
  
inline与函数的linkage无关。inline函数同样可以用static和extern修饰，并具备同一般函数相同的linkage。标准要求external linkage的inline函数在所有编译单元中具有相同的地址。external linkage的inline函数内定义的静态变量同样应在所有编译单元中表现为单一对象，具有相同的地址。  
  
这一条估计是最让人困惑的特性了。因为通常inline函数的定义都放在头文件中，习惯了C++头文件使用规定的人都自然的将inline函数视为internal linkage。“如果是external linkage的话，该头文件被多个源文件包含的话，就会出现多次定义的错误了啊！”  
  
对于正常的函数，这是正确的——头文件中应该包含函数的声明而不是定义。但是inline function 在这个问题上被特别对待。  
  
TC++PL 9.2中写道："一个inline函数必须在需要使用它的每个编译单元(TU)里定义——通过完全一样的定义"  
  
C++ 03 \[7.1.2.4\]中对应的文字：  
"An inline function shall be defined in every translation unit in which it is used and shall have exactly the same definition in every case (3.2).If a function with external linkage is declared inline in one translation unit, it shall be declared inline in all translation units in which it appears; no diagnostic is required.  
  
An inline function with external linkage shall have the same address in all translation units.   
  
A static local variable in an extern inline function always refers to the same object.  
  
A string literal in anextern inline function is the same object in different translation units."  
  
注意上面用红色引用的这两条要求，这两条翻译成大白话就是：“我保证external linkage的inline function在最终的可运行程序中只有一份实体，所以你就放心的在头文件中包含inline function的定义吧！“  
  
所以，要分清楚事情的因果关系：不能因为头文件中可以包含inline function的定义，就想当然的认定inline function默认情况下是internal linkage。真相是相反的，因为标准为external linkage的 inline function 提供了特殊待遇，才能在头文件中包含inline function的定义。  
  
一定要注意：这两条特殊待遇只对external linkage的inline function有效，对internal linkage的inline function是无效的  
  
C++03中的\[3.2.3\]和\[3.2.5\] 也提供了与inline function的一些约定  
  
最后是一个简单的示例程序，可以很好的用于区分概念

![None.gif][] //  a.h   
![None.gif][]   
![ExpandedBlockStart.gif][]![ContractedBlock.gif][]inline  int  eif() ... \{  
![InBlock.gif][]staticint n=0;  
![InBlock.gif][]return\++n;  
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}   
![None.gif][]  
![ExpandedBlockStart.gif][]![ContractedBlock.gif][] static  inline  int  iif() ... \{  
![InBlock.gif][]staticint n=0;  
![InBlock.gif][]return\++n;  
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}   
![ExpandedBlockStart.gif][]![ContractedBlock.gif][] static  int  nif()  \{  
![InBlock.gif][]staticint n=0;  
![InBlock.gif][]return\++n;  
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}   
![None.gif][]  
![None.gif][] int  eig();  
![None.gif][] int  iig();  
![None.gif][] int  nig();

![None.gif][] //  a.cpp   
![None.gif][]   
![None.gif][]\#include  " a.h "   
![None.gif][]  
![ExpandedBlockStart.gif][]![ContractedBlock.gif][] int  eig()  ... \{ return eif(); \}   
![ExpandedBlockStart.gif][]![ContractedBlock.gif][] int  iig()  ... \{ return iif();\}   
![ExpandedBlockStart.gif][]![ContractedBlock.gif][] int  nig()  ... \{ return nif();\}

![None.gif][] // main.cpp   
![None.gif][]   
![None.gif][]\#include  " a.h "   
![None.gif][]\#include  < iostream >   
![None.gif][]  
![None.gif][] using  namespace  std;  
![None.gif][]  
![None.gif][]  
![ExpandedBlockStart.gif][]![ContractedBlock.gif][] int  main()  ... \{  
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][] cout<<"external inline function ";  
![InBlock.gif][] cout<<eig()<<'';  
![InBlock.gif][] cout<<eif()<<'';  
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][] cout<<"internal inline function ";  
![InBlock.gif][] cout<<iig()<<'';  
![InBlock.gif][] cout<<iif()<<'';  
![InBlock.gif][]  
![InBlock.gif][] cout<<"non-inline function ";  
![InBlock.gif][] cout<<nig()<<'';  
![InBlock.gif][] cout<<nif()<<'';  
![InBlock.gif][]return0;  
![ExpandedBlockEnd.gif][]\}

![None.gif][] external inline function  
![None.gif][] 1   
![None.gif][] 2   
![None.gif][] internal  inline function  
![None.gif][] 1   
![None.gif][] 1   
![None.gif][]non \- inline function  
![None.gif][] 1   
![None.gif][] 1   
![None.gif][]

[None.gif]: /images/20220824/77b8a723c11e441c92d06fc3e664a718.png
[ExpandedBlockStart.gif]: http://images.csdn.net/syntaxhighlighting/OutliningIndicators/ExpandedBlockStart.gif
[ContractedBlock.gif]: /images/20220824/5ce5e9527f7948e19755c29185e7be1a.png
[InBlock.gif]: /images/20220824/7cb4f02386874fa7a247ff4c64362ef4.png
[ExpandedBlockEnd.gif]: /images/20220824/4a39211ea5c547e186bdf451b0ab22c7.png