C编程: inline function VS macro

Question

运行以下代码:

案例1:

 #include <stdio.h>

int count=0;

    void g(void){
    printf("Called g, count=%d.\n",count);
}

#define EXEC_BUMP(func) (func(),++count)
typedef void(*exec_func)(void); 
inline void exec_bump(exec_func f){
    f();
    ++count;
}

int main(void)
{
    //int count=0;
     while(count++<10){
        EXEC_BUMP(g); 
        //exec_bump(g); 
     }
     return 0;
}

---

案例2:

#include <stdio.h>

int count=0;

void g(void){
     printf("Called g, count=%d.\n",count);
}

#define EXEC_BUMP(func) (func(),++count)
typedef void(*exec_func)(void); 
inline void exec_bump(exec_func f){
    f();
    ++count;
}

int main(void)
{
    //int count=0;
    while(count++<10){
        //EXEC_BUMP(g);
        exec_bump(g); 
    }
    return 0;
 }

---

案例3:

#include <stdio.h>

int count=0;

void g(void){
     printf("Called g, count=%d.\n",count);
}

#define EXEC_BUMP(func) (func(),++count)
typedef void(*exec_func)(void);
inline void exec_bump(exec_func f){
      f();
     ++count;
}

int main(void)
{
    int count=0;
    while(count++<10){
        //EXEC_BUMP(g); 
        exec_bump(g); 
     }
     return 0;
 }

---

案例4:

#include <stdio.h>

int count=0;

void g(void){
    printf("Called g, count=%d.\n",count);
}

#define EXEC_BUMP(func) (func(),++count)
typedef void(*exec_func)(void); 
inline void exec_bump(exec_func f){
    f();
    ++count;
}

int main(void)
{
    int count=0;
     while(count++<10){
      EXEC_BUMP(g);
      //exec_bump(g);
     }
     return 0;
 }

---

这些情况的区别在于是否定义局部变量，以及使用内联函数还是宏。为什么上面的代码给出不同的输出？另外，有没有人可以告诉我为什么使用内联函数比宏更有效。

输出如下:

Case 1:
    Called g, count=1.
    Called g, count=3.
    Called g, count=5.
    Called g, count=7.
    Called g, count=9.

Case 2:
    Called g, count=1.
    Called g, count=3.
    Called g, count=5.
    Called g, count=7.
    Called g, count=9.


Case 3:
    Called g, count=0.
    Called g, count=1.
    Called g, count=2.
    Called g, count=3.
    Called g, count=4.
    Called g, count=5.
    Called g, count=6.
    Called g, count=7.
    Called g, count=8.
    Called g, count=9.

Case 4:
    Called g, count=0.
    Called g, count=0.
    Called g, count=0.
    Called g, count=0.
    Called g, count=0.

Answer 1

我认为你的测试是比较苹果和橙子，特别是情况 3 和 4。你的宏正在增加本地 count 变量，而你的内联函数正在增加全局 count 变量。

您将它们都命名为 count，但宏在本地范围内递增了该值。使用宏时必须注意这一点，因为它们没有范围的概念。

我建议将该全局变量命名为与本地计数器不同的名称，以避免混淆。

更新一些请求的详细信息:

对于宏，它们有点像带有一些文本替换的强力“复制和粘贴”代码生成机制。因此，当您定义如下宏时:

#define FOO (++count)

...并调用它，就像将 ++count 写入您调用它的函数中一样。从这个意义上讲，宏扩展总是强制内联代码，并且它甚至在编译器和链接器到达之前就这样做了。预处理器是构建过程中完全独立的阶段，因此宏不遵守与内联函数相同的语言规则。出于这个原因，我们也往往必须对它们更加小心，因为遇到像您的测试这样的情况可能真的很难调试。

另一方面，函数内联实际上是编译时(有时甚至是链接时)优化。生成的目标代码甚至最终的二进制文件都没有正常的函数调用开销、将事物插入堆栈、可能必须通过精确的寄存器传递特定的事物(取决于调用约定)等。因此，您可以获得类似的结果与宏扩展一样的性能优势，但内联函数尊重语言的作用域规则。

还值得注意的是，inline 比其他任何东西都更像是一个提示，一些编译器完全忽略它，只将其视为内部链接的说明符。如果您或优化器选择不内联某些内容，您实际上可以在现实场景中更快地获得某些内容，因为这可能有助于减少指令缓存未命中，例如，或者帮助优化器分配寄存器以获取更多信息。执行的常见情况分支(有时，过程间优化实际上会通过将代码减少到平坦的竞争环境来进行干扰，当您可能希望优化更加偏向代码的常见情况分支时，并且过多的内联实际上似乎会干扰这一点并给出更糟糕的结果)。

宏并没有为编译器或链接器提供如此奢侈的选择内联内容，但它们是一种非常不同的代码生成工具。例如，宏可用于生成新函数，而内联函数则不能。