Почему в заголовке указаны встроенные функции C ++?

_{NB. Это не вопрос о том, как использовать встроенные функции или как они работают, а скорее о том, почему они сделаны такими, какие есть.}

Объявление функции-члена класса не требует определения функции, поскольку inlineэто только фактическая реализация функции. Например, в заголовочном файле:

struct foo{
    void bar(); // no need to define this as inline
}

Так почему же рядная реализация функциональных классов должна быть в заголовочном файле? Почему я не могу поместить в .cppфайл встроенную функцию ? Если бы я попытался поместить встроенное определение в .cppфайл, я бы получил сообщение об ошибке в следующих строках:

error LNK2019: unresolved external symbol 
"public: void __thiscall foo::bar(void)"
(?bar@foo@@QAEXXZ) referenced in function _main 
1>C:\Users\Me\Documents\Visual Studio 2012\Projects\inline\Debug\inline.exe 
: fatal error LNK1120: 1 unresolved externals

Определение inlineфункции не обязательно должно быть в файле заголовка, но из-за единого правила определения ( ODR ) для встроенных функций идентичное определение функции должно существовать в каждой единице перевода, которая ее использует.

Самый простой способ добиться этого - поместить определение в файл заголовка.

Если вы хотите поместить определение функции в один исходный файл, вам не следует объявлять его inline. Отсутствие объявления функции не inlineозначает, что компилятор не может встроить функцию.

Следует ли вам объявлять функцию inlineили нет - это обычно выбор, который вы должны сделать в зависимости от того, какую версию одного правила определения вам имеет наибольший смысл следовать; добавление, inlineа затем ограничение последующими ограничениями не имеет смысла.

На это можно взглянуть двумя способами:

1. Встроенные функции определены в заголовке, потому что для встраивания вызова функции компилятор должен иметь возможность видеть тело функции. Чтобы наивный компилятор мог это сделать, тело функции должно находиться в той же единице трансляции, что и вызов. (Современный компилятор может оптимизировать единицы трансляции, поэтому вызов функции может быть встроен, даже если определение функции находится в отдельной единице трансляции, но эти оптимизации дороги, не всегда включены и не всегда поддерживаются компилятор)

2. функции, определенные в заголовке, должны быть отмечены, inlineпотому что в противном случае каждая единица трансляции, которая включает заголовок, будет содержать определение функции, и компоновщик будет жаловаться на несколько определений (нарушение правила одного определения). inlineКлючевое слово подавляет это, позволяя несколько единиц перевода , чтобы содержать (одинаковое) определение.

Два объяснения на самом деле сводятся к тому, что inlineключевое слово не совсем то, что вы ожидаете.

Компилятор C ++ может применять оптимизацию встраивания (заменять вызов функции телом вызываемой функции, сохраняя накладные расходы на вызов) в любое время, когда он хочет, если это не изменяет наблюдаемое поведение программы.

inlineКлючевые слова делают его проще для компилятора , чтобы применить эту оптимизацию, позволяя определение функции , чтобы быть видимым в нескольких единицах трансляции, но с использованием ключевого слова не означает , что компилятор имеет встраивать функцию, а не с помощью ключевого слова не запретить компилятору встраивать функцию.

Это предел компилятора C ++. Если вы поместите функцию в заголовок, все файлы cpp, в которые она может быть встроена, смогут увидеть «источник» вашей функции, а встраивание может быть выполнено компилятором. В противном случае встраивание должно выполняться компоновщиком (каждый файл cpp компилируется в файл obj отдельно). Проблема в том, что сделать это в компоновщике будет намного сложнее. Аналогичная проблема существует с "шаблонными" классами / функциями. Они должны быть созданы компилятором, потому что у компоновщика возникнут проблемы с их экземпляром (созданием специальной версии). Некоторые более новые компиляторы / компоновщики могут выполнять "двухпроходную" компиляцию / компоновку, когда компилятор выполняет первый проход, затем компоновщик выполняет свою работу и вызывает компилятор для решения неразрешенных вещей (встроенные / шаблоны ...)

Причина в том, что компилятор должен фактически видеть определение , чтобы иметь возможность вставить его вместо вызова.

Помните, что C и C ++ используют очень упрощенную модель компиляции, когда компилятор всегда видит только одну единицу перевода за раз. (Это не удается для экспорта, что является основной причиной, по которой только один поставщик фактически реализовал это.)

inlineКлючевое слово c ++ вводит в заблуждение, оно не означает «встроить эту функцию». Если функция определена как встроенная, это просто означает, что ее можно определять несколько раз, если все определения равны. Совершенно законно для функции, помеченной inlineкак реальная функция, которая вызывается вместо того, чтобы получить код, встроенный в точку, где она вызывается.

Определение функции в файле заголовка необходимо для шаблонов, поскольку, например, шаблонный класс на самом деле не является классом, это шаблон для класса, для которого вы можете сделать несколько вариантов. Чтобы компилятор мог, например, создать Foo<int>::bar()функцию, когда вы используете шаблон Foo для создания класса Foo , фактическое определение Foo<T>::bar()должно быть видимым.

Я знаю, что это старая ветка, но подумал, что стоит упомянуть externключевое слово. Недавно я столкнулся с этой проблемой и решил следующим образом

helper.h

namespace DX
{
    extern inline void ThrowIfFailed(HRESULT hr);
}

Helper.cpp

namespace DX
{
    inline void ThrowIfFailed(HRESULT hr)
    {
        if (FAILED(hr))
        {
            std::stringstream ss;
            ss << "#" << hr;
            throw std::exception(ss.str().c_str());
        }
    }
}

Потому что компилятор должен их видеть, чтобы встроить их. А файлы заголовков - это «компоненты», которые обычно включаются в другие единицы перевода.

#include "file.h"
// Ok, now me (the compiler) can see the definition of that inline function. 
// So I'm able to replace calls for the actual implementation.

Встроенные функции

В C ++ макрос - это не что иное, как встроенная функция. Итак, теперь макросы находятся под управлением компилятора.

• Важно : Если мы определим класс функции внутри он будет Инлайн автоматически

Код встроенной функции заменяется в том месте, где она вызывается, что снижает накладные расходы на вызов функции.

В некоторых случаях встраивание функции не может работать, например

• Если статическая переменная используется внутри встроенной функции.

• Если функция сложная.

• Если рекурсивный вызов функции

• Если адрес функции взят неявно или явно

Функция, определенная вне класса, как показано ниже, может стать встроенной

inline int AddTwoVar(int x,int y); //This may not become inline 

inline int AddTwoVar(int x,int y) { return x + y; } // This becomes inline

Функция, определенная внутри класса, также становится встроенной

// Inline SpeedMeter functions
class SpeedMeter
{
    int speed;
    public:
    int getSpeed() const { return speed; }
    void setSpeed(int varSpeed) { speed = varSpeed; }
};
int main()
{
    SpeedMeter objSM;
    objSM.setSpeed(80);
    int speedValue = A.getSpeed();
} 

Здесь обе функции getSpeed ​​и setSpeed ​​станут встроенными