面试题：C++内联函数在编译优化中的作用及场景

C++内联函数在编译优化方面的作用

减少函数调用开销：
- 常规函数调用时，程序需要进行一系列操作，如保存当前寄存器状态、将参数压入栈、跳转到函数执行代码处，函数执行完后再恢复寄存器状态并从栈中弹出参数等。这些操作都有一定的时间和空间开销。
- 内联函数在编译时，编译器会将函数体的代码直接嵌入到调用该函数的地方，就像宏展开一样，从而避免了函数调用的开销，提高了执行效率。
优化代码局部性：
- 当内联函数体嵌入调用处后，代码的空间局部性得到增强。因为原本函数调用可能会造成指令的不连续，而内联后代码集中在一起，处理器的缓存命中率可能会提高。这意味着处理器在执行代码时，从缓存中获取指令的概率更大，减少了从内存中读取指令的次数，从而提升性能。

适用场景及示例

短小且频繁调用的函数：
- 场景：例如在一个图形渲染程序中，需要频繁计算点到原点的距离。计算点到原点距离的函数逻辑简单，但会在渲染循环中被大量调用。
- 示例代码：

#include <iostream>
#include <cmath>

// 内联函数计算点(x, y)到原点的距离
inline double distanceToOrigin(double x, double y) {
    return std::sqrt(x * x + y * y);
}

int main() {
    double x = 3.0;
    double y = 4.0;
    for (int i = 0; i < 1000000; ++i) {
        double dist = distanceToOrigin(x, y);
        // 这里可以对dist进行其他操作，为简单起见，此处省略
    }
    return 0;
}

在这个例子中，distanceToOrigin函数逻辑简单，只是进行了基本的数学运算。如果不使用内联，在渲染循环中大量调用会产生可观的函数调用开销。使用内联函数后，编译器将函数体嵌入循环内，减少了函数调用开销，提升了程序性能。

访问类的成员变量的简单存取函数：
- 场景：在面向对象编程中，经常会定义一些简单的存取函数（getter和setter）来访问和修改类的私有成员变量。这些函数通常逻辑简单，但会被频繁调用。
- 示例代码：

class Rectangle {
private:
    int width;
    int height;
public:
    // 内联的getter函数
    inline int getWidth() const {
        return width;
    }
    // 内联的setter函数
    inline void setWidth(int w) {
        width = w;
    }
};

int main() {
    Rectangle rect;
    rect.setWidth(10);
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        int w = rect.getWidth();
        // 这里可以对w进行其他操作，为简单起见，此处省略
    }
    return 0;
}

在上述代码中，getWidth和setWidth函数只是简单地返回或设置成员变量的值。如果不内联，在频繁调用这些函数时会产生函数调用开销。通过内联，编译器将函数体嵌入调用处，提高了程序执行效率。

面试题：C++内联函数在编译优化中的作用及场景

知识考点

面试题答案

C++内联函数在编译优化方面的作用

适用场景及示例