C语言内联函数(inline)，普通函数，和函数式宏定义的区别，与使用场景

前几天，有粉丝（@学无止境攻城狮）在我的一篇介绍C语言宏定义的文章的评论区回复说：

希望写一个关于内联函数和普通函数的区别，内联函数和宏函数的区别。

@学无止境攻城狮提到，对C语言中的内联函数、普通函数以及函数式宏定义的适用场景不够了解，也就是说在C语言程序开发中，“不清楚什么时候用函数式宏定义好，还是用内联函数，或者普通函数好”。

可能读者也有这样的疑惑，所以本文讨论这几种“函数”的区别，在了解区别后，相信读者自然就明白在何种场景应该使用何种“函数”了。

内联（inline）函数

内联函数会在它被调用的位置上展开，这一点表现的和 define 宏定义是非常相似的。展开是指内联函数的C语言代码会在其被调用处展开，这么看来，内联函数的“调用”应该加上引号，因为系统在“调用”内联函数时，无需再在为被调用函数做申请栈帧和回收栈帧的工作，即少了普通函数的调用开销，C语言程序的效率会得到一定的提升。

另外，将内联函数的代码展开后，C语言编译器会将其与调用者本身的代码放在一起优化，所以也有进一步优化C语言代码，提升效率的可能。

不过，天下没有免费的午餐，C语言程序要实现内联函数的上述特性是要付出一定的代价的。普通函数只需要编译出一份，就可以被所有其他函数调用，而内联函数没有严格意义上的“调用”，它只是将自身的代码展开到被调用处的，这么做无疑会使整个C语言代码变长，也就意味着占用更多的内存空间，以及更多的指令缓存。

显然，如果滥用内联函数，cpu 的指令缓存肯定是不够用的，这会导致 cpu 缓存命中率降低，反而可能会降低整个C语言程序的效率。因此，建议把那些对时间要求比较高，且C语言代码长度比较短的函数定义为内联函数。如果在C语言程序开发中的某个函数比较大，又会被反复调用，并且没有特别的时间限制，是不适合把它做成内联函数的。

函数式宏定义

C语言中的函数式宏定义可以像函数那样接收参数，不过不能像函数那样提供参数的类型检查，这个特点在有些程序员看来是不安全的。但是，函数式宏定义不关心参数类型这个特点，有时候也会被利用起来，写出一些适用性更广的C语言代码，例如：

#define            max(__a, __b)       ( (a)>(b)?(a):(b) )

上面这段C语言宏定义代码实现了一个 max() 方法，它接收两个参数，并返回较大的那个参数，max() 方法不关心参数的类型，因此 __a 和 __b 可以是 int 型的，也可以是 char 型或者 double 型以及其他数据类型的。

如果按照普通的函数来实现 max() 方法，程序员将不得不为每一种数据类型都实现对应的方法：

int int_max(int a, int b);
char char_max(char a, char b);
double double_max(double a, double b);
// 等其他几种数据类型...

虽然在C语言程序中调用普通函数，传递的参数会得到类型检查，更安全一些，但是可以看出这样也要求程序员写出更多功能雷同的C语言代码。这其中的取舍，读者自己定夺。

不少C语言程序员认为，除非宏能够带来不可替代的便捷，否则应该尽量避免使用宏，如果希望提升效率，应该尽量使用更安全的内联函数。

C语言代码示例

关于C语言内联函数和函数式宏定义，其实我之前的文章有过更详细的讨论，读者可参考：

《》
《》

接下来将给出一段C语言代码示例，进一步讨论普通函数、内联函数，以及函数宏定义的区别，请看：

int n_add(int a, int b)
{
    return a+b;
}

 __attribute__((always_inline)) 
inline int i_add(int a, int b)
{
    return a+b;
}

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

int main()
{
    int a = 1, b = 2;

    int c = a+b;
    c = n_add(a, b);
    c = i_add(a, b);
    c = d_add(a, b);

    return 0;
}

上述C语言代码很简单，其实就是计算两个 int 变量的和，不过这一计算过程使用了 4 种方法：