inline 函数详解

定义

内联函数和普通函数一样，区别仅仅是在被调用处直接使用机器码替换的形式。
直接采用机器码替换的目的是：减少因调用而造成的开销，加速执行效率。
很多编程语言包括：c，c++，python 都提供了内联函数的概念，他们的作用是相同的，都是通过“替换”代替“调用”，来加速程序的执行效率。下面让我们对内联函数的特性进一步剖析和验证。

内联函数的使用方法与底层调用原理

使用内联时的调用方法：

inline void inlined_swapf(float *p1, float *p2)
{float tmp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = tmp;
}

上述为一个 C 语言编写的内联函数，通过关键字 inline 定义该函数为内联函数。则当该函数被其他函数调用时，假设在指令 1、2中调用了该内联函数，则其执行的逻辑是：

不使用内联时的调用方法：

void swapf(float *p1, float *p2)
{float tmp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = tmp;
}

上述是一个普通函数，则当该函数被其他函数调用时，假设在指令 1、2中调用了该非内联函数，则其执行的逻辑是：

测试程序：

既然内联函数可以提升效率，我们就比较下内联函数和非内联函数在相同情况下执行时间的情况。
测试平台为 ESP32, 但大部分平台都可以参考下述代码稍加更改进行验证。

// 交换值
inline void inlined_swapf(float *p1, float *p2)
{float tmp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = tmp;
}
// float 类型排序
void selection_sortf1(float a[], int n)
{int i, j, mini;for (i=0; i<n - 1; ++i) {mini = i;for (j=i+1; j<n; ++j) {if (a[j] < a[mini]) {mini = j;}}inlined_swapf(a+i, a+mini);}
}
// 交换值
void swapf(float *p1, float *p2)
{float tmp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = tmp;
}
// float 类型排序
void selection_sortf2(float a[], int n)
{int i, j, mini;for (i=0; i<n - 1; ++i) {mini = i;for (j=i+1; j<n; ++j) {if (a[j] < a[mini]) {mini = j;}}swapf(a+i, a+mini);}
}void app_main(void)
{printf("Hello world!\n");float a[1024] = {1.0, 2.0, 3.0, 1.0, 2.0, 3.0, 1.0, 2.0, 3.0};volatile uint64_t total_time = esp_timer_get_time();for (int i=0; i<50; i++) {selection_sortf1(a, sizeof(a)/sizeof(float));}total_time = esp_timer_get_time() - total_time;printf("inline: %llu\r\n", total_time);total_time = esp_timer_get_time();for (int i=0; i<50; i++) {selection_sortf2(a, sizeof(a)/sizeof(float));}total_time = esp_timer_get_time() - total_time;printf("no-inline: %llu\r\n", total_time);
}

程序测算时间：

Hello world!
inline: 2955830
no-inline: 2958393

结论：相同测试程序，内联函数运行的时间小于非内联函数，即内联函数的确可以节省时间，提升运行效率。

如何使用内联函数

适合声明为内联函数的场景：经常被调用的小函数。
不适合声明为内联函数的场景：含较大循环运算的函数、递归函数。
如上述示例的 inlined_swapf() 涉及的代码简单短小，在selection_sortf1() 中被调用的次数比较多，因此可以声明为 inline，而 selection_sortf1() 本身涉及大循环，不适合声明为内联函数。

注意事项：声明为内联的函数是在编译时生成成指令嵌入对应的指令块中，成为真正的内联函数，还是最终被编译成普通的函数调用，取决于编译器，具体是否真的处理为内联函数，可以使用反汇编进行查看。

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