面试题：C语言宏函数性能优化之高级题

Question

假设你有一个频繁调用的宏函数用于计算两个数的平方和，即 `#define SQUARE_SUM(a, b) ((a) * (a) + (b) * (b))`，在复杂计算场景下，这个宏函数可能存在哪些性能问题？如何对其进行优化以提升效率，同时兼顾代码的可读性和可维护性？

Answer 1

性能问题

1. 代码膨胀：宏函数是在预处理阶段进行文本替换，每次调用都会展开代码，在频繁调用的复杂场景下，会导致目标代码体积增大，可能影响缓存命中率，进而降低性能。
2. 缺乏类型检查：宏函数不进行类型检查，可能在传入不恰当类型参数时引发难以排查的错误，虽然这不属于性能问题，但会影响程序稳定性，间接增加调试成本影响开发效率。

优化方法

1. 使用内联函数：

static inline double square_sum(double a, double b) {
    return a * a + b * b;
}

内联函数会在调用处直接展开代码，和宏类似，但它由编译器处理，会进行类型检查，且编译器能对其进行更优化的代码生成。这样既兼顾了效率，又提升了代码的可读性和可维护性，因为它和普通函数一样有函数声明和定义的清晰结构。 2. 模板函数（对于C++）：

template <typename T>
inline T square_sum(T a, T b) {
    return a * a + b * b;
}

模板函数可以处理多种数据类型，同样由编译器进行类型检查和代码生成优化，提高代码的复用性和可读性，适用于C++ 环境下。