面试题：C语言中宏定义与内联函数的区别

Question

在C语言中，宏定义和内联函数都可以实现类似的代码替换功能，请详细阐述它们之间的区别，包括但不限于代码展开方式、参数处理、调试便利性等方面。

Answer 1

代码展开方式

• 宏定义：宏定义是在预处理阶段进行文本替换，预处理器会直接将宏调用处替换为宏定义的文本内容，不进行语法检查。例如定义宏 #define ADD(a, b) a + b，调用 ADD(3, 5) 时，预处理器直接将其替换为 3 + 5。
• 内联函数：内联函数是在编译阶段展开，编译器会将函数调用处的代码替换为函数体的代码。但编译器会对其进行语法和语义检查，以确保代码的正确性。例如定义内联函数 inline int add(int a, int b) { return a + b; }，调用 add(3, 5) 时，编译器会在编译时将其替换为函数体的具体代码。

参数处理

• 宏定义：宏参数不进行类型检查，只是简单的文本替换。这可能会导致一些意外错误，比如 #define SQUARE(x) x * x，调用 SQUARE(3 + 5) 实际展开为 3 + 5 * 3 + 5，结果并非预期的 (3 + 5) * (3 + 5)。
• 内联函数：内联函数参数具有类型，编译器会进行严格的类型检查，确保参数类型正确。如 inline int square(int x) { return x * x; }，调用 square(3 + 5) 时，编译器会按正确的运算顺序处理。

调试便利性

• 宏定义：由于宏是在预处理阶段替换，调试时看到的是展开后的代码，难以直接定位到宏定义的原始位置，增加了调试难度。如果宏定义复杂，调试过程会更加困难。
• 内联函数：调试时可以像普通函数一样设置断点，调试工具能够显示函数调用关系和参数值等信息，便于定位问题，调试相对方便。

代码体积和执行效率

• 宏定义：每次宏调用都会展开代码，如果宏定义内容较多且在多处调用，会导致代码体积大幅增加。但由于没有函数调用的开销（如栈操作等），对于简单的操作执行效率可能较高。
• 内联函数：虽然同样会展开代码增加体积，但编译器可以对其进行优化，如常量折叠等。并且内联函数遵循函数的作用域和生命周期规则，对于复杂逻辑的处理更合理。同时，内联函数的使用也受编译器优化策略的影响，如果函数体过大，编译器可能不会将其真正内联。