面试题：C++ 头文件类声明规范之函数声明与内联

Question

在 C++ 头文件里声明一个名为 `MathUtils` 的类，该类有一个静态公有成员函数 `add`，用于计算两个 `int` 类型参数的和并返回结果。要求将此函数声明为内联函数，同时说明在头文件中使用内联函数的优缺点以及适用场景。

Answer 1

// 在头文件中声明MathUtils类
class MathUtils {
public:
    // 内联函数add，计算两个int类型参数的和并返回结果
    static inline int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
};

在头文件中使用内联函数的优点：

1. 减少函数调用开销：内联函数在编译时将函数体直接嵌入到调用处，避免了常规函数调用时的栈操作和跳转开销，提高了程序执行效率，对于短小且频繁调用的函数效果尤为显著。
2. 代码简洁性：在头文件中声明内联函数，使得代码逻辑在调用处更加清晰，减少了函数声明和定义分离带来的查找麻烦。

在头文件中使用内联函数的缺点：

1. 增加代码体积：由于内联函数在每个调用处都嵌入函数体，会导致可执行文件的体积增大。如果函数体较大，这种增大可能会比较明显，增加内存消耗。
2. 编译时间增加：编译器需要对每个调用处进行内联展开，这可能会增加编译时间，特别是在项目规模较大，调用次数较多的情况下。

适用场景：

1. 短小且频繁调用的函数：例如简单的数学运算函数、访问器函数（getter/setter）等。这些函数执行时间短，函数调用开销相对较大，使用内联函数可以有效提升性能。
2. 模板函数：模板函数通常在头文件中定义，并且往往具有通用的逻辑，适用于多种数据类型。由于模板函数实例化的特殊性，将其定义为内联函数可以避免链接错误，同时提升效率。