记得早先少年时
大家诚诚恳恳
说一句是一句
清早上火车站
长街黑暗无行人
卖豆浆的小店冒着热气
从前的日色变得慢
车，马，邮件都慢
一生只够爱一个人
从前的锁也好看
钥匙精美有样子
你锁了人家就懂了
木心 – 《从前慢》

一、inline 为何诞生？

在使用 C 语言进行编程时，如果有一些函数被频繁调用，就会不断地有函数跳转的操作，随之也会频繁带来入栈、出栈等操作，不经影响效率，还会大量占用栈等空间。

如何解决这个问题？我们可以选择用类似的代码段直接实现该函数功能，这样就不存在函数调用带来的各种问题了，但是当大规模使用该功能时，我们就得在每处需要的地方重复实现该代码段。面对着两难问题，该如何选择呢？

小孩子才做选择，当然是全都要。

本期主角 inline 修饰符就此登上历史舞台，使用 inline 修饰的函数，被称为内联函数。
内联函数有着函数可以方便被重复调用的优点，也有能让函数运行效率大大提高的优点，但是它也不是完美无瑕，也有其弱点，官方说法就是有其局限性，这个我们后面会提到。

二、内联函数的使用

关键字 inline 与函数定义体放在一起就能使函数成为内联，仅将inline 放在函数声明前面不起任何作用。
如下风格的函数Foo 则成为内联函数：

void Foo(int x, int y);
inline void Foo(int x, int y) // inline 与函数定义体放在一起
{}

由此，我们可以看出 inline 是一种“用于实现的关键字”，而不是一种“用于声明的关键字”。

第一节，提到了 inline 诞生的背景，有提到了具有函数能够多次被调用的优点，至于如何让函数执行地更优效率呢？
其实 “内联” 二字就说清楚，函数在编译的时候，会将调用内联函数的部分直接用代码段替代，这其实和宏很像，但是本质上还是函数，可以理解为函数实体直接嵌入在调用的地方，这一点类似宏，所以运行效率特别高，这样就不会存在函数跳转、出栈入栈的操作了，缺点就是占用空间比较大。说明白了，其实就是一种用空间换时间的策略，我们用冗余的代码段的空间换取函数跳转系列操作的时间。

一般内联函数是在 .h 的文件中调用，形式如下：
```
static inline void Foo(int x, int y) // inline 与函数定义体放在一起
{}
```
这样定义的话，只要包含该头文件，就可以直接使用该内联函数。
至于这里为什么要使用 static 的关键字呢？
因为如果你在多个 .c 文件中包含实现内联函数的头文件，意味着每个 .c文件都定义了这个函数，就会造成函数重定义的错误，所以需要加上 static 来限定其作用范围，避免提示重复定义的错误。
如果是在 .c 文件下定义和使用内联函数，是否需要 static 呢？
答案是最好写上，不然容易出现错误，原因如下：

正确情况下，是如果在非优化的情况下，inline 需要配合 static 或者 extern 才能够编译。而在优化情况下，inline 可以单独使用。为什么会这样呢？
实际上，在 C17 标准中我们使用的 inline 关键字来源于 C99 标准。而在这个标准中，仅带有 inline 的函数具有 inline definition，表明该函数定义仅用于内联。而在非优化情况下，编译器通常会去寻找对应符号的 external definition（可以通过添加 extern 而获得），因此这种情况下会出现 linker error。而通过添加 static 关键字，可以使得对应函数定义具有 internal linkage，从而被编译器使用。在优化情况下，编译器会直接使用 inline definition 进行内联。
具体可以参考标准：http://www.open-std.org/jtc1/sc22/WG14/www/docs/n1256.pdf（112页，6.7.4.6）
– 来自极客时间《深入 C 语言和程序运行原理》第一讲，评论区老师的回复。

三、使用内联函数的局限性

inline 只适合函数体内代码简单的函数使用，不能包含复杂的结构控制语句例如while、switch，并且内联函数本身不能是直接递归函数。
内联是以代码膨胀（复制）为代价，仅仅省去了函数调用的开销，从而提高函数的执行效率。如果执行函数体内代码的时间，相比于函数调用的开销较大，那么效率的收获会很少。另一方面，每一处内联函数的调用都要复制代码，将使程序的总代码量增大，消耗更多的内存空间。所以这是一个取舍问题，一般被频繁调用且代码简单的函数才会设定为内联函数。
使用 inline 修饰的函数最终不一定会成为内联函数，使用 inline 只是相当于给编译器一个建议，编译器将会根据函数的定义体，自动地取消不值得的内联，所以是否实现内联函数，由编译器最终决定。(通过查看函数对应的汇编实现可以知道是否实现内联)

四、参考资料

内联函数 —— C 中关键字 inline 用法解析
static关键字的作用_详解static inline关键字

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【C语言内功心法】inline -- 提高函数的运行效率

一、inline 为何诞生？

二、内联函数的使用

三、使用内联函数的局限性

四、参考资料

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