inline 说明符

规则

inline 说明符在用于函数的 声明说明符序列 时，将函数声明为一个 内联（inline）函数。

完全在 class/struct/union 的定义之内定义的函数，无论它是成员函数还是非成员 friend 函数，均为隐式的内联函数。

C++11起

声明有 constexpr 的函数是隐式的内联函数。

弃置的函数是隐式的内联函数：其（弃置）定义可出现在多于一个翻译单元中。

C++17起：内联变量

inline 说明符，在用于具有静态存储期的变量（静态类成员或命名空间作用域变量）的 声明说明符序列 时，将变量声明为内联变量。

声明为 constexpr 的静态成员变量（但不是命名空间作用域变量）是隐式的内联变量。

内联函数或内联变量 具有下列性质：

  1. inline 函数或变量的定义必须在访问它的翻译单元中可达（不一定要在访问点前）。
  2. 带外部链接的 inline 函数或变量（例如不声明为 static ）拥有下列额外属性：
    1. 内联函数或变量 (C++17 起)在程序中可拥有多于一次定义，只要每个定义都出现在不同翻译单元中（对于非静态的内联函数和变量）且所有定义等同即可。例如，内联函数或内联变量可定义于被多个源文件所 #include 的头文件中。
    2. 它必须在每个翻译单元中均声明为 inline 。
    3. 它在每个翻译单元中均拥有相同地址。

在内联函数中，

  • 所有函数定义中的函数局部静态对象在所有翻译单元间共享（它们都指代相同的定义于某一个翻译单元中的对象）
  • 所有函数定义中所定义的类型亦在所有翻译单元中相同。

C++17起：

命名空间作用域的内联 const 变量默认具有外部链接（这点不同于非内联非 volatile 的有 const 限定的变量）

含义的变化

inline 关键词的本意是作为给优化器的指示器，以指示优先采用函数的内联替换而非进行函数调用，即并不执行将控制转移到函数体内的函数调用 CPU 指令，而是代之以执行函数体的一份副本而无需生成调用。这会避免函数调用的开销（传递实参及返回结果），但它可能导致更大的可执行文件，因为函数体必须被复制多次。

因为关键词 inline 的含义是非强制的，编译器拥有对任何未标记为 inline 的函数使用内联替换的自由，和对任何标记为 inline 的函数生成函数调用的自由。这些优化选择不改变上述关于多个定义和共享静态变量的规则。

C++17 起：由于关键词 inline 对于函数的含义已经变为“容许多次定义”而不是“优先内联”，因此这个含义也扩展到了变量。

注解

若具有外部连接的内联函数或变量在不同翻译单元中的定义不同，则行为未定义。

inline 说明符不能用于块作用域内（函数内部）的函数或变量声明

inline 说明符不能重声明在翻译单元中已定义的非内联函数或变量。

隐式生成的成员函数、任何在其首条声明中声明为inline的成员函数、任何在类定义内定义的函数：都是内联的。

若内联函数在不同翻译单元中进行声明，则其默认实参的积累集合必须在每个翻译单元的末尾相同。

在 C 中，内联函数不必在每个翻译单元声明为 inline（至多一个可为非 inline 或 extern inline），函数定义不必相同（但若程序依赖于调用的是哪个函数，则行为未指明），且函数局部的静态变量在同一函数的不同定义间不同。

C++17起：

关于内联静态成员的额外规则见静态数据成员

内联变量消除了将 C++ 代码打包为唯头文件的库的主要障碍（允许多次（相同）定义）

示例

// 头文件
#ifndef EXAMPLE_H
#define EXAMPLE_H
#include <atomic>
// 包含于多个源文件的函数必须为 inline
inline int sum(int a, int b) 
{
    return a + b;
}
// 拥有外部链接的包含于多个源文件的变量必须为 inline
inline std::atomic<int> counter(0);
#endif
 
// 源文件 #1
#include "example.h"
int a()
{
    ++counter;
    return sum(1, 2);
}
 
// 源文件 #2
#include "example.h"
int b()
{
    ++counter;
    return sum(3, 4);
}