干货 | 从宏和函数引出内联函数

一个宏定义看看你的 C语言级别。

今天我们来看一下利用宏定义编写类似函数调用的方法和真实的函数有什么区别，来进一步理解宏定义的应用。

一、宏和函数怎么选？

首先来看一个例子:

#define N 2+2
void main()
{
int a = N * N;
printf( "a = %d", a);
}

这里，我们得理解宏的工作方式，它是在编译器编译代码之前做的一个纯文本的替换工作，因此，有时候简单宏替换的结果就会和我们预想的结果出现偏差。

比如上面的例子，我们预期 N 为 4，a=16，但实际结果却为 a=8；原因在于宏的作用方式是傻瓜式的文本替换。

在编译之前，编译器首先将宏定义的文本替换到程序体中，这个替换是完全无脑的一个操作，看一下替换结果就知道了。

#define N 2+2
void main()
{
int a = 2 + 2 * 2 + 2;
printf( "a = %d", a);
}

这也就是我们上一篇文章中讲到的，写宏函数的时候一定要注意括号的应用，多加括号一定是利大于弊的。

二、预处理宏的优缺点

在软件开发过程中，经常有一些常用或者通用的功能或者代码段，这些功能既可以写成函数，也可以封装成为宏定义。那么究竟是用函数好，还是宏定义好？

我们还是看上一篇文章中引用的比较大小的例子：

#define MAX( a, b) ( (a) > (b) ? (a) : (b) )
//把它用函数来实现：
int max( int a, int b)
{
return (a > b ? a : b);
}

如果我们在程序中将要使用比较大小的函数，我们显然会选用上面的宏定义，理由如下：

1 首先，函数调用会带来额外的开销，他需要开辟新的栈空间，记录返回值，还需要将形参压入栈中，函数返回时还需要释放堆栈空间。
这样的开销不仅会让程序执行效率变低，代码量也会大大增加，因此使用上面的宏函数做文本替代就显得更明智。

2 其次，函数的形参被声明成了一个特定的类型，如例子中是 int，这样如果我们软件中需要使用浮点型的比较大小，我们就不得不重写一个函数，从这一点也可以看到宏函数的优势。
因为是文本的替换，因此他与类型也没有关系，不过类型不对应，会在编译阶段的时候报错，这点还是具备利用价值的。

3 另外，还有一些任务根本无法用函数实现，但是用宏定义却很好实现。

比如参数类型没法作为参数传递给函数，但是可以把参数类型传递给带参的宏。

看下面的例子：

#define MALLOC（n, type）（(type ) malloc（（n）sizeof（type）））

利用这个宏，我们就可以为任何类型分配一段我们指定的空间大小，并返回指向这段空间的指针。我们可以观察一下这个宏确切的工作过程：

int *ptr;
ptr = MALLOC ( 5, int );
//将这宏展开以后的结果：
ptr = (int *) malloc ((5) * sizeof(int));

这个例子是宏定义的经典应用之一，完成了函数不能完成的功能，但是宏定义也不能滥用，通常，如果相同的代码需要出现在程序的几个地方，更好的方法是把它实现为一个函数。

三、宏的缺陷，内联函数的引入

宏虽然有着一定的优势，但是它的缺点也不可忽视。

在编译阶段，我们很难发现代码哪里出问题了，因为宏替换是发生在预处理阶段，所以有时候在宏函数传参的时候发生一些错误，编译器不会发现，那它调试起来就很麻烦。

所以为了解决这种不利于调试的问题，就有了内联函数。

那么什么是内联函数呢？

我们以inline修饰的函数叫做内联函数，编译阶段，C编译器会在调用函数的地方直接把函数展开，没有压栈开销，内联函数提升程序运行效率，但是会相应的增加代码的长度。所以这里叫做空间换时间。

道之初，带来了空间和时间，所以，空间和时间就是编程的阴阳两级。

不懂编程之道的程序员常常把空间和时间消耗殆尽，得道的程序员则总是有足够的空间和时间完成编程任务。

举个例子

inline int Add（int a,int b）
{
return a+b;
}

编译期间，编译器会将内联函数替换相应的函数体；

这里要注意一点，在函数前加 inline 只是建议编译器当作内容函数处理 ，但编译器有自己的主张（递归 ，复杂函数等）

内联函数的特性：

inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数中参数压栈，减少了调用的开销。同时，使用内联函数也比宏函数更省心，不必担心宏参数传递过程中出现的意外情况。

inline对于编译器而言只是一个建议，编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内有循环/递归等等，编译器优化时会忽略掉内联，另外，如果内联函数的函数体过大，一般的编译器也会放弃内联方式，采用普通调用的方式进行函数调用。

inline不建议声明和定义分离，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址了，链接就会找不到。