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C++内联函数、函数模板之于头文件

时间:2015-06-22 19:09:49      阅读:321      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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一、基本说明

C++标准中提到,一个编译单元是指一个.cpp文件以及它所include的所有.h文件,.h文件里的代码将会被扩展到包含它的.cpp文件里,然后编译器编译该.cpp文件为一个.obj文件,后者拥有PE[PortableExecutable,即Windows可执行文件]文件格式,并且本身包含的就已经是二进制码,但是,不一定能够执行,因为并不保证其中一定有main函数。当编译器将一个工程里的所有.cpp文件以分离的方式编译完毕后,再由连接器(linker)进行连接成为一个.exe文件。

模板函数

template <typename T>
const T& compareMax(const T &a, const T &b )
{
	return a > b ? a : b;
}

  模板函数为对近似类型的共性操作的提取,然后在编译期间根据类型进行实例化(特化),因为编译期间能够检查函数类型。

 

内联函数

inline int compareMax(int a, int b)
{
	return a > b ? a : b;
}

  inline函数对编译器而言必须是可见的,以便它能够在调用点内展开该函数。与非inline函数不同的是,inline函数不是一次函数的跳转,而是指令的展开(从而提高执行效率)。如果内联函数过大,就会导致目标码过大,增加额外的换页行为,降低指令高速缓存装置的击中率。

二、头文件

1、区别&联系

模板函数一般声明为inline函数,但是不是必须的。一个是调用点的函数展开、一个为根据类型对函数的重载。两个功能没有必然要黏在的理由。也就是说函数模板先执行,通过函数模板产生一系列的函数,具体要拿这些函数当做函数调用还是当做内联展开,那就要看inline申请是否被编译器接受。

模板函数是需要实例化的,而inline函数不一定需要实例化(当使用到inline函数指针时,需要实例化)。

2、头文件

模板函数放在头文件是因为编译器检查类型,编译器看得见函数实现才能实例化模板。如果放到函数的模板的声明和实现分开,那么将会找不到模板实现从而后面引发链接错误(目前的编译器是如此)

inline函数放在头文件是因为方便统一,如果inline函数的定义和声明是分开的,而在另外一个文件中需要调用这些inline函数得时候,内联是无法在这些调用函数内展开的(上面得第二个例子),只能调用。这样内联函数在全局范围内就失去了作用。

 

三、代码实例

两个文件:
main.c中得代码如下

#include <stdio.h>
#include "print_inline.h"
int main(int argc, char *argv[])
{ 

  
print_inline();
system("PAUSE");   
return 0;
}
print_inline.h文件中得代码:
#include <stdio.h>
inline void print_inline()
{
    printf("This is a inlinefunction\n");      
}
在预处理得时候,会把main.c文件中得print_inline.h头文件展开,在DEVC下,预处理后的文件为main.i,(如果想要生成预处理后的文件,需要在工程属性里面,为编译器制定参数-c-save-temps)得到如下预处理后得结果(文件比较长,只取了最后的一部分):

# 3 "main.c" 2
# 1 "print_inline.h" 1
inline void print_inline()
{
    printf("This is a inline function\n");
}
# 4 "main.c" 2

int main(int argc, char *argv[])
{
	print_inline();
	system("PAUSE");
	return 0;
}

  

很明显,在print_inline.h头文件中定义得函数print_inline()在main函数中被直接展开了,相当与我们把print_inline()函数的定义放在了main.c中,这样在编译的时候,编译器就可以把print_line()函数直接内联到main函数中。

但是如果我们把print_inline()函数的声明和定义分开,即把print_inline()函数的定义放到另外一个文件print_inline.c中,结果就不一样了,在main.i文件中得内容变为了
# 3 "main.c" 2
# 1 "print_inline.h" 1
inline void print_inline();
# 4 "main.c" 2
int main(int argc, char *argv[])
{
	print_inline();
	system("PAUSE");
	return 0;
}

  

这个时候,print_inline()函数将无法在main函数中内联,我们可以查看生成得main.s汇编代码中包含了如下
代码:
LM3:
 
  call   _print_inline

 

其实原理很简单,就相当于用#include包含一个文件得时候,预处理得时候会直接展开这一个文件,如果文件中放有某个函数的定义,事实上就相当于把该函数定义放在了这个包含这个文件(上面得例子中的print_inline.h)的文件(main.c)中,这样就可以在main中将print_inline函数内联展开。

      在很多时候,由于某些函数需要经常被调用,为了加快程序的执行速度,经常要用到inline,但是如果inline函数的定义和声明是分开的,而在另外一个文件中需要调用这些inline函数得时候,内联是无法在这些调用函数内展开的(上面得第二个例子),只能调用。这样内联函数在全局范围内就失去了作用。解决的办法就是把内联函数得定义放在头文件中,当其它文件要调用这些内联函数的时候,只要包含这个头文件就可以了。

C++内联函数、函数模板之于头文件

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原文地址:http://www.cnblogs.com/stemon/p/4593582.html

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