C语言中，"inline"关键字什么时候有效？

Question

标准并不保证inline函数被实际内联，必须使用宏才能得到100%的保证。编译器总是根据自己的规则决定哪些函数是否内联，而不考虑inline关键字。

那么，当使用现代编译器（如最近版本的GCC）时，inline关键字什么时候会对编译器产生实际效果呢？

- user3810155

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宏并不能百分之百保证。编译器可以自由地将重复的代码（来自宏的多次扩展）提取出来，变成对同一份代码的多次调用（相当于函数调用）。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

@R..：宏始终由预处理器在使用位置进行替换。之后，它们将受到与直接放置在函数内部的任何其他代码相同的优化影响。 - Ben Voigt

你应该仔细阅读在C99中，inline没有static或extern有用吗？，并且你也可以查看extern inline。请注意，尽可能使非内联函数成为static是值得的；如果有意义，编译器可能会将它们优化为内联代码，但只有在它知道该函数不会从当前源文件外部调用时才能这样做，这意味着该函数必须是static。 - Jonathan Leffler

@JonathanLeffler 小小的细节:编译器确实会内联非static函数，只是必须为外部调用者保留一个副本(增加代码大小)。不知道这是否会影响内联启发式算法。然而，有其他很好的理由使助手函数成为static(减少全局命名空间的污染，从而能够使用更短、更好的名称）。 - user395760

@delnan：我没有看到编译器内联非静态函数，但这并不意味着它不能或不会发生。 我写了我所知道的。 我认为，按默认情况使所有内容静态化，只有在知道当前源文件外部需要使用它时才公开它，这是一个好的规范。 是的，更方便的名称也可能是一个优点，只要你遵循使用适当系统化（通常更长）名称的纪律，如果必须将函数暴露给其他代码（你不会那么不专业地暴露变量的可见性，对吧？）记得及时更新头文件。 - Jonathan Leffler

Answer 1

它具有语义效果。简单来说，标记为inline的函数可以在一个程序中定义多次 - 尽管所有定义必须相互等效 - 因此，在将函数定义包含在头文件中时需要存在inline以确保正确性（这反过来使得定义可见，以便编译器可以在没有LTO的情况下将其内联）。

除此之外，对于内联优化，“从不”是完全安全的近似值。它可能会在某些编译器中产生一些影响，但没有实际的硬数据，根本不值得失眠。例如，在以下代码中，使用Clang 3.0或GCC 4.7，无论是否标记inline，main都包含相同的代码。唯一的区别是work是否作为独立函数保留供其他翻译单元链接，或者被删除。

void work(double *a, double *b) {
  if (*b > *a) *a = *b;
}

void maxArray(double* x, double* y) {
    for (int i = 0; i < 65536; i++) {
        //if (y[i] > x[i]) x[i] = y[i];
        work(x+i, y+i);
    }
}

- user395760

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对于一个语义效果，十1是可以的，但你需要稍微详细解释一下。inline并不免除你遵守“一个定义规则”。仍然必须有一个外部定义，并且如果它与内联定义不匹配，则结果是未定义的。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

@R.. 是的，我忽略了许多细节，其中一些我可能甚至没有意识到。我会加入一些模棱两可的措辞。 - user395760

“一次定义规则”是C++的一个术语，而C++中inline的语义与C的不匹配。即使在每个翻译单元中都有内联定义，C仍然需要一个外部定义，并且允许具有不同主体的内联定义（并且未指明调用哪个）。 - user743382

@hvd: 我认为在C语言中，并不总是需要对内联函数进行外部定义。如果你使用一个头文件来定义函数为 static inline ...，只要这个头文件在函数被使用的地方都被引用，就不会产生任何链接错误。 - Jonathan Leffler

@JonathanLeffler: 有了static，inline在语义上就相当于没有作用，因此非静态情况才是有趣的。另一方面，我认为通常你需要static。外部inline的语义太混乱了，特别是在某些GCC配置文件中默认使用的不兼容GNU语义的情况下。:( - R.. GitHub STOP HELPING ICE

Answer 2

如果您想控制内联，请使用编译器提供的任何指示符或属性来控制该行为。例如，在GCC和类似的编译器上使用__attribute__((always_inline))。正如您所提到的，inline关键字通常会根据优化设置等被忽略。

- Carl Norum