为什么会有内联函数声明而不是内联函数调用？

Question

C++ (和其他各种语言)支持内联函数。如果我希望一个函数是内联的，我必须在声明中使用inline关键字。对我来说，这是非常不直观的:为什么我不能在调用函数时只使用inline？示例：

void foo(){...}
inline foo();

而不是

inline void foo(...){...}
foo();

这将允许我只在特定的地方内联该函数，而不必重复该功能。此外，每个功能都可以内联，这将使机制更加灵活。这是否有理由不支持呢？

Answer 1

前言：

要内联一个函数，即内联行为，即内联扩展是一种优化，其中函数调用被重复的一组指令替换。

声明内联函数就是向链接器声明该函数将与非内联函数不同。具体来说，对于内联函数，单定义规则是不同的。内联函数允许在多个翻译单元中定义(实际上需要在使用odr功能的所有翻译单元中定义)。这与非内联函数不同，非内联函数必须在一个翻译单元中定义。inline关键字可以用于声明内联函数。

内联声明的命名类似于内联优化，虽然前者可能间接影响后者是否可行，但这两个概念是独立的。

现在，回到答案。

如果我希望一个函数是内联的，我必须在声明中使用inline关键字。

您不必使用内联关键字。如果在同一翻译单元中定义了非内联函数，则编译器可以将对非内联函数的调用进行内联扩展。即使这样，链接时间优化器也不是必需的，因为它可以看到所有的翻译单元。

示例：

// a.cpp
void foo(){}        // a non-inline function
inline void qux(){} // an inline function
void bar(){
    foo(); // this call to a non-inline function can be expanded inline
           // because the function is defined in the same TU
}

// b.cpp
void foo(); // the non-inline function must not be defined
            // in multiple translation units
inline void qux(){} // the inline function can and must be defined
                    // in both translation units
void xeb(){
    foo(); // this call to a non-inline function can not be expanded inline by
           // the compiler because the function is not defined in the same TU
           // the call can be expanded by a linker
    qux(); // this call can be expanded by the compiler
           // because the function is defined in the same TU
}

尽管如此，链接时间优化并不总是一种选择，而且函数调用确实发生在转换单元之间，因此在某些情况下，内联定义对于允许内联扩展是必要的。

迂回点:函数可以在没有inline关键字的情况下内联声明(如果是成员函数)。

为什么不能在调用函数时直接使用内联呢？

语言中没有这样的语法。

注意，函数仍然必须在同一个转换单元中定义，否则编译器就不能内联地展开它。因此，如果要在多个翻译单元中内联扩展，则仍然需要内联声明该函数。

我怀疑，没有语法强制内联扩展的原因可能与无法选择if语句的哪个分支是对性能影响不大的“默认”分支的原因相同(这两种情况下的推理只是我的猜测)：众所周知，人类在优化方面做得很差。我看不出为什么这样的语言特性不能被引入的技术原因。但我不认为这样的特性会非常有用。

Answer 2

在C++中，inline并不意味着调用应该内联。这意味着定义可以出现在多个翻译单元中，而通常只允许一个定义。

由于头文件通常包含在C++程序的许多翻译单元中，因此头文件中的任何函数定义都将以多个翻译单元结束。因此，要使其工作，需要为这些定义使用inline关键字。但是，它仍然与内联相关，因为在这种情况下(定义在标头中)，该定义在所有包含报头的调用站点上都是可用的，允许编译器内联它，因为它知道完整的定义。如果只有声明在标题中可用，则内联只能在链接期间(使用“链接时间优化”，即LTO)才能实现。

Answer 3

简短而甜蜜的回答：“内联”不做以前的事情。现在，这意味着链接器应该忽略来自不同编译单元的多个定义，只需选择一个并与其一起运行。编译器可以随心所欲地做。大多数或所有现代编译器都忽略了“内联”。

额外的事实:在最新的和最伟大的C++中，您可以将变量声明为内联。