c - C99 inline 背后的想法是什么？

Question

我对 C99 中的 inline 感到困惑。

这是我想要的:

1. 我希望我的函数在任何地方都内联，而不仅仅是局限于一个翻译单元(或一个编译单元，一个 .c 文件)。
2. 我希望函数的地址一致。如果我将函数的地址保存在函数指针中，我希望该函数可从指针调用，并且我不希望在不同的翻译单元中复制相同的函数(基本上，我的意思是没有 static inline )。

C++ inline 正是这样做的。

但是(如果我错了请纠正我)在 C99 中没有办法获得这种行为。

我本可以使用 static inline ，但它会导致重复(同一函数在不同翻译单元中的地址不一样)。我不想要这种重复。

所以，这是我的问题:

1. C99 中 inline 背后的想法是什么？
2. 与 C++ 的方法相比，这种设计有什么好处？

引用资料:

1. 这是一个高度评价 C99 inline 的链接，但我不明白为什么。这种“只在一个编译单元中”的限制真的那么好吗？
   http://gustedt.wordpress.com/2010/11/29/myth-and-reality-about-inline-in-c99/
2. 这是 C99 inline 的基本原理。看过了，没看懂。
   Is "inline" without "static" or "extern" ever useful in C99?
3. 一篇不错的帖子，提供了使用 inline 函数的策略。
   http://www.greenend.org.uk/rjk/tech/inline.html

答案总结

如何在 C99 中获得 C++ inline 行为(是的，我们可以)

head.h

#ifndef __HEAD_H__
#define __HEAD_H__

inline int my_max(int x, int y) {
    return (x>y) ? (x) : (y);
}

void call_and_print_addr();

#endif

src.c

#include "head.h"
#include <stdio.h>

// This is necessary! And it should occurs and only occurs in one [.c] file
extern inline int my_max(int x, int y); 

void call_and_print_addr() {
    printf("%d %u\n", my_max(10, 100), (unsigned int)my_max);
}

main.c

#include <stdio.h>
#include "head.h"

int main() {
    printf("%d %u\n", my_max(10, 100), (unsigned int)my_max);
    call_and_print_addr();

    return 0;
}

编译它:gcc -O3 main.c src.c -std=c99
检查程序集: gcc -O3 -S main.c src.c -std=c99 ，您会发现 my_max 内联在 call_and_print_addr() 和 main() 中。

实际上，这与引用 1 和引用 3 给出的指令完全相同。我怎么了？

我用了一个太旧版本的GCC (3.4.5) 来实验，它给了我“multiple definition of my_max”的错误信息，这就是我如此困惑的真正原因。耻辱。

C99与C++的区别inline

实际上你可以通过g++编译上面的例子:g++ main.c src.c

extern inline int my_max(int x, int y);

在 C++ 中是多余的，但在 C99 中是必需的。

那么它在C99中有什么作用呢？

同样，使用 gcc -O3 -S main.c src.c -std=c99 ，你会在 src.s 中找到类似这样的东西:

_my_max:
    movl    4(%esp), %eax
    movl    8(%esp), %edx
    cmpl    %eax, %edx
    cmovge  %edx, %eax
    ret
    .section .rdata,"dr"

如果您剪切 extern inline int my_max(int x, int y); 并将其粘贴到 main.c 中，您将在 main.s 中找到这些汇编代码。

因此，通过 extern inline ，您告诉编译器将在哪里定义和编译真正的函数 my_max() ，您可以通过其地址调用它。

现在回过头来看C++，我们是不能指定的。我们永远不会知道 my_max() 会在哪里，这是@Potatoswatter 的“模糊链接”。

正如@Adriano 所说，大多数时候，我们并不关心这个细节，但 C99 确实消除了歧义。

Answer 1

要获得类似 C++ 的行为，您需要为每个具有潜在内联调用的 TU 提供一个 inline 定义，并为一个 TU 提供一个外部可见的定义。这正是 C 标准相关部分(函数说明符)中示例 1 所说明的内容。 (在那个例子中，外部可见性通过在之后声明函数 extern 追溯应用于 inline 定义:这个声明可以在 .c 在 .h 文件中定义之后的文件，这颠覆了通常的用法。)

如果内联可以在任何地方完成，你就不需要 extern 函数了。但是，在递归和引用函数地址等上下文中使用非内联调用。从某种意义上说，您可能会通过省略 extern 部分来获得“始终内联”的语义，但是对于任何简单的函数调用，这可能会任意失败，因为标准并不要求内联调用只是因为有是别无选择。 (这是 linked question 的主题。)

C++ 使用“模糊链接”的实现概念来处理这个问题；这在标准中没有指定，但在编译器内部是非常真实且棘手的。 C 编译器应该比 C++ 更容易编写；我相信这可以解释语言之间的差异。