面试题：C++内联函数与宏定义的对比

Question

对比C++内联函数和宏定义在实现机制、作用范围、类型检查等方面的区别。并举例说明在哪些场景下使用内联函数比宏定义更有优势，反之又在哪些场景下宏定义更适用。

Answer 1

实现机制

• 内联函数：由编译器在调用处将函数代码展开，像普通函数一样进行编译，遵循函数调用的规则，只是避免了函数调用的开销。例如：

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

• 宏定义：由预处理器在预处理阶段进行文本替换，不进行语法检查。例如：

#define ADD(a, b) ((a) + (b))

作用范围

• 内联函数：和普通函数一样，遵循作用域规则。例如在某个函数内部定义的内联函数，其作用域仅限于该函数内部。
• 宏定义：从定义处到文件结束或被#undef取消定义。例如：

#define PI 3.14159
// 在文件此位置之后直到文件结束都可以使用PI宏
#undef PI
// 此处PI不再可用

类型检查

• 内联函数：进行严格的类型检查，因为它是函数，编译器会根据函数参数类型进行匹配和检查。例如：

inline double divide(double a, double b) {
    return a / b;
}
// 如果传入非double类型参数，编译器会报错

• 宏定义：不进行类型检查，只是简单的文本替换。例如：

#define DIVIDE(a, b) ((a) / (b))
// 传入不同类型参数都不会报错，可能导致逻辑错误

内联函数优势场景

• 复杂逻辑：当函数体有较为复杂的逻辑，如循环、条件判断等，内联函数可以保持代码的逻辑性和可读性，同时获得类似宏的性能提升。例如：

inline int factorial(int n) {
    int result = 1;
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        result *= i;
    }
    return result;
}

• 类型安全：对于需要严格类型检查的场景，内联函数可以避免宏定义因类型不匹配导致的错误。

宏定义适用场景

• 简单替换：对于非常简单的常量替换，如#define MAX(a, b) ((a) > (b)? (a) : (b))，宏定义简单直接，不需要像函数那样定义参数和返回类型。
• 与平台相关代码：在处理与平台相关的代码时，宏定义可以方便地通过#ifdef等预处理指令进行条件编译。例如：

#ifdef _WIN32
#define OS_NAME "Windows"
#elif defined(__linux__)
#define OS_NAME "Linux"
#endif