深入理解内联函数(C语言)

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深入理解内联函数(C语言)

2024-07-13 00:22| 来源: 网络整理| 查看: 265

目录 1.什么是内联函数2.内联函数与宏3.编译器对内联函数的处理4.参考文献

1.什么是内联函数

很多人都会知道,可以将比较小的函数写成内联函数的形式,这样会节省函数调用的开销,具体是什么样的开销呢? 一个函数在执行过程中,如果需要调用其他函数,则一般会执行下面的过程。

保存当前函数现场跳到调用函数执行恢复当前函数现场继续执行当前函数

一个C语言程序,在main()函数中对某些数据进行处理,运算结果暂时保存在R0寄存器中。接着调用另一个函数call_fun(),调用结束后,返回main()函数继续执行。如果我们在call_fun()函数中要用到R0寄存器,就会改变R0中的值,当我们返回main()中继续执行程序的时候,就会出现错误的计算。

处理办法很简单,就是在跳到call_fun()之前,先将R0中的值保存到对战中,调用结束后,再将其值取出来,这样就可以顺利地执行main()函数了。这就是所谓的现场保存和恢复。

对于一般的函数调用,当然没有什么问题,但如果需要调用的函数本来就很小(指令和数据都不多),这个时候如果频繁地调用,就会出现频繁地保存现场,恢复现场,降低了程序的执行效率,这个时候就可以将call_fun()改写为内联函数,简单高效。

2.内联函数与宏

内联函数和宏的功能差不多,为什么不直接定义一个宏,而去定义一个内联函数呢?二者又有什么不同呢?

与宏相比,内联函数具有以下优势。

参数类型检查:内联函数具有宏的展开特性,但本质仍是函数,在编译过程中,编译器仍然可以对其进行参数检查,而宏不具备此功能。便于调试:函数支持丰富的断点调试功能,而宏定义不支持,这样便于软件的调试和开发。接口封装:有些内联函数可以用来封装一个接口,而宏并无此特性。 3.编译器对内联函数的处理

众所周知,并不是在函数前添加了inline关键字,程序在执行过程中就会乖乖执行内联展开,这与开发者和计算机都有关系。

而若要得知函数是否真正进行了内联展开,则需要深入底层,从汇编程序中得知。

尺有所短,寸有所长,内联函数也有缺点。内联函数会增大程序的体积,如果在一个文件中多次调用内联函数,多次展开,则整个函数的体积就会变大,降低了代码的执行效率。这与函数的设计初衷相悖(函数的作用之一就是提高代码的复用性)。

编译器在对内联函数做展开时,除了检测用户定义的内联函数是否有指针、循环、递归,还会在函数执行效率和函数调用开销之间进行权衡。一般来说,从程序员角度来说,主要考虑以下因素。

函数体积小。函数体内无指针赋值、递归、循环等语句。调用频繁。

下面的例子,我们用一个简单的程序实现了某个数的阶乘。 在这里插入图片描述 我们封装了两个函数,都含有linline关键字,而从编译后的汇编程序可以看出,一个函数进行了内联展开,而另一个可能考虑到了函数并不是很精简,并未对其进行内联展开。

然后将优化等级调到了1,再看看结果: 在这里插入图片描述 可以看到,将两个函数都进行了内联展开。输出结果仍然是24,保持不变。

接下来我们使用GCC编译器提供的特性__attribute__来实现强制内联: 在这里插入图片描述 可以看到,此时即使关闭了优化等级,编译器还是对两个内联函数进行了内联展开。程序的运行结果也不会受影响。

此次我们采用了在线的编译工具,感觉还不错,喜欢的同学可以试试。 Compiler Explorer

4.参考文献

《嵌入式C语言自我修养》



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