内联函数&静态函数

1 内联函数

通常,程序执行时,处理器从内存中读取代码执行。
当程序中调用一个函数时,程序跳到存储器中保存函数的位置,开始读取代码执行,执行完后再返回。
为了提高速度,C语言定义了inline函数,告诉编译器把函数代码在编译时直接拷贝到程序中。这样就不用执行call指令,省去了函数调用时的一些额外开销,比如保存和恢复函数返回地址等。
不过调用次数多的话,会使可执行文件变大,这样会降低速度。

  • 优势:
    内联函数没有长度限制,格式限制。编译器还可以检查函数调用方式,以防止其被误用。
    内联函数(inline)可以减少CPU的系统开销,并且程序的整体速度将加快
  • 缺陷:
    但当内联函数很大时,会有相反的作用,因此一般比较小的函数才使用内联函数。
  • 注意:
    inline的作用仅仅是建议编译器做内联展开处理,而不是强制。

源文件inline.h

#ifndef _INLINE_H_
#define _INLINE_H_

#include<stdio.h>

inline int max_val(int x, int y)
{
    return (x>y) ? x : y;
}

#endif

源文件inline.c

#include "inline.h"

int main()
{
    int a = 1, b = 3;
    int m;

    m = max_val(a, b);
    printf("%d\n", m);
    
    return 0;
}

编译报错:

/tmp/ccZupLqz.o:在函数‘main’中:
inline.c:(.text+0x21):对‘max_val’未定义的引用
collect2: error: ld returned 1 exit status

解决办法:

在头文件中加入函数声明:

#ifndef _INLINE_H_
#define _INLINE_H_

#include<stdio.h>
int max_val(int x, int y);  //在此声明函数

inline int max_val(int x, int y)
{
    return (x>y) ? x : y;
}

#endif

2 static inline

GCC会在其调用内联函数处将其汇编展开编译,而不为这个函数生成独立的汇编编码。以下几种情况除外:
1、函数的地址被使用的时候。如通过函数指针对函数进行了间接调用。这种情况下就不得不为static inline函数生成独立的汇编码,否则它没有自己的地址。
2、函数本身有递归调用自身的行为。

static inline的内联函数,一般情况下不会产生函数本身的代码,而是全部被嵌入在被调用的地方。如果不加static,则表示该函数有可能会被其他编译单元所调用,所以一定会产生函数本身的代码。
加了static,一般可令可执行文件变小。

一般定义为static inline,则不用声明:

#ifndef _INLINE_H_
#define _INLINE_H_

#include<stdio.h>

static inline int max_val(int x, int y)
{
    return (x>y) ? x : y;
}

#endif

3 关键字static

3.1 静态局部变量

参见:https://www.jianshu.com/p/365931b697e8

3.2 静态函数

静态函数只能在声明它的文件中可见,其他文件不能引用该函数
不同的文件可以使用相同名字的静态函数,互不影响

3.3 面向对象

参见:https://blog.csdn.net/guotianqing/article/details/79828100

静态数据成员

在类内数据成员的声明前加上static关键字,该数据成员就是类内的静态数据成员。

其特点如下:

  • 静态数据成员存储在全局数据区,静态数据成员在定义时分配存储空间,所以不能在类声明中定义
  • 静态数据成员是类的成员,无论定义了多少个类的对象,静态数据成员的拷贝只有一个,且对该类的所有对象可见。也就是说任一对象都可以对静态数据成员进行操作。而对于非静态数据成员,每个对象都有自己的一份拷贝。
  • 由于上面的原因,静态数据成员不属于任何对象,在没有类的实例时其作用域就可见,在没有任何对象时,就可以进行操作
  • 和普通数据成员一样,静态数据成员也遵从public, protected, private访问规则
  • 静态数据成员的初始化格式:<数据类型><类名>::<静态数据成员名>=<值>
  • 类的静态数据成员有两种访问方式:<类对象名>.<静态数据成员名> 或 <类类型名>::<静态数据成员名>

同全局变量相比,使用静态数据成员有两个优势:

  • 静态数据成员没有进入程序的全局名字空间,因此不存在与程序中其它全局名字冲突的可能性
  • 可以实现信息隐藏。静态数据成员可以是private成员,而全局变量不能

静态成员函数

与静态数据成员类似,静态成员函数属于整个类,而不是某一个对象,其特性如下:

  • 静态成员函数没有this指针,它无法访问属于类对象的非静态数据成员,也无法访问非静态成员函数,它只能调用其余的静态成员函数
    出现在类体外的函数定义不能指定关键字static
  • 非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员
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