1.什么是內聯函數

很多人都會知道，可以將比較小的函數寫成內聯函數的形式，這樣會節省函數調用的開銷，具體是什么樣的開銷呢？
一個函數在執行過程中，如果需要調用其他函數，則一般會執行下面的過程。

1. 保存當前函數現場
2. 跳到調用函數執行
3. 恢復當前函數現場
4. 繼續執行當前函數

一個C語言程序，在main()函數中對某些數據進行處理，運算結果暫時保存在R0寄存器中。接著調用另一個函數call_fun()，調用結束后，返回main()函數繼續執行。如果我們在call_fun()函數中要用到R0寄存器，就會改變R0中的值，當我們返回main()中繼續執行程序的時候，就會出現錯誤的計算。

處理辦法很簡單，就是在跳到call_fun()之前，先將R0中的值保存到對戰中，調用結束后，再將其值取出來，這樣就可以順利地執行main()函數了。這就是所謂的現場保存和恢復。

對于一般的函數調用，當然沒有什么問題，但如果需要調用的函數本來就很小（指令和數據都不多），這個時候如果頻繁地調用，就會出現頻繁地保存現場，恢復現場，降低了程序的執行效率，這個時候就可以將call_fun()改寫為內聯函數，簡單高效。

2.內聯函數與宏

內聯函數和宏的功能差不多，為什么不直接定義一個宏，而去定義一個內聯函數呢？二者又有什么不同呢？

與宏相比，內聯函數具有以下優勢。

• 參數類型檢查：內聯函數具有宏的展開特性，但本質仍是函數，在編譯過程中，編譯器仍然可以對其進行參數檢查，而宏不具備此功能。
• 便于調試：函數支持豐富的斷點調試功能，而宏定義不支持，這樣便于軟件的調試和開發。
• 接口封裝：有些內聯函數可以用來封裝一個接口，而宏并無此特性。

3.編譯器對內聯函數的處理

眾所周知，并不是在函數前添加了inline關鍵字，程序在執行過程中就會乖乖執行內聯展開，這與開發者和計算機都有關系。

而若要得知函數是否真正進行了內聯展開，則需要深入底層，從匯編程序中得知。

尺有所短，寸有所長，內聯函數也有缺點。內聯函數會增大程序的體積，如果在一個文件中多次調用內聯函數，多次展開，則整個函數的體積就會變大，降低了代碼的執行效率。這與函數的設計初衷相悖（函數的作用之一就是提高代碼的復用性）。

編譯器在對內聯函數做展開時，除了檢測用戶定義的內聯函數是否有指針、循環、遞歸，還會在函數執行效率和函數調用開銷之間進行權衡。一般來說，從程序員角度來說，主要考慮以下因素。

• 函數體積小。
• 函數體內無指針賦值、遞歸、循環等語句。
• 調用頻繁。

下面的例子，我們用一個簡單的程序實現了某個數的階乘。

我們封裝了兩個函數，都含有linline關鍵字，而從編譯后的匯編程序可以看出，一個函數進行了內聯展開，而另一個可能考慮到了函數并不是很精簡，并未對其進行內聯展開。

然后將優化等級調到了1，再看看結果：

可以看到，將兩個函數都進行了內聯展開。輸出結果仍然是24，保持不變。

接下來我們使用GCC編譯器提供的特性__attribute__來實現強制內聯：

可以看到，此時即使關閉了優化等級，編譯器還是對兩個內聯函數進行了內聯展開。程序的運行結果也不會受影響。

此次我們采用了在線的編譯工具，感覺還不錯，喜歡的同學可以試試。
Compiler Explorer

4.參考文獻

《嵌入式C語言自我修養》