跟我学C++中级篇——内联补遗

一、内联引出的问题

在将一个内联变量定义到编译单元时，然后再按正常的方式使用时，编译会报一个错误“odr-used”。ODR，One Definition Rule，单一定义规则。在C/C++程序中，变量的定义只能有一处，至于ODR的规则如何定义，这个在C++的标准文档中说明的非常清楚。大家可以去查询，有时间再总结一下一起分析。
这个问题就回到了inline的问题相关，即inline（and odr-used）变量和函数，在每个编译单元是可以存在一个定义的。这也是为什么inline的变量可以在不同的编译单元使用的原因。

二、内联的优势

在前面分析的基础上，可以进一步提出，内联对编译是一种类似于提示的机制，告诉编译器，你可以看到更多的代码和更大的范围，至于能不能优化，就看编译器的能力了。
编译器在得到更多的信息后，可以有以下几个方面的优化：
1、IPO（Interprocedural Optimization）
过程优化，这个其实非常好理解，比如for循环内的变量，在低版本的编译器中可能是一个需要手动优化的目标，但在高版本编译器会自动根据情况优化到手动指定的效果。同样对于一些运算中间过程可以进行省略而直接使用结果（常量折叠）。这就需要编译器看到的代码要相对完全，包括本文提到的inline。

2、LTO（Link Time Optimization）
链接时优化，它其实是IPO的一部分。即在链接时对相关的代码进行优化。也就是说，编译器会根据不同的编译单元编译出不同的目标文件，这些目标文件就有可能进行链接时的优化。

可能有人因此会说，既然编译器如此高大威猛，为何还需要程序员小白们费心的搞这个inline？其实非常好理解，再威猛的战士也有疏漏的时候儿，不可能面面俱到，而开发者就是给编译器一个指标或者说建议，让其知晓，此处可能可以优化。另外一个就是解决文章一开头提到的ODR的问题。

三、说明

其实在前面就提到过对虚拟函数的内联优化支持，可以肯定的说，普遍意义上讲肯定是内联无法适配虚函数。但是在一些特殊的情况下，比如下面的代码：

class A{
public:
  virtual void Test(){...}
}
class B:public A
{
public:
  virtual void Test(){...}
}
inline void Get(A &a){
  a.Test();
}
int main(){
B b;
b.Test(b);
return 0;
}

其实这种就是典型的编译完全可以明白并确定inline函数中的a具体的对象，所以，就可以进行内联的优化处理，其它的情况也是类似。编译器对代码的优化随着技术的进步在不断的推进，比如现在的AI大模型的出现，以后会不会出现完全由编译器为主，而人为设置标记为辅的编程方式，也不好说。毕竟，AI自己编程都出现了，自已编程自己编译，自己测试并部署也不是不可能，这是不是《终结者》里的天网的雏形？

四、总结

许多的技术看起来很简单，用起来也没有什么可以体察到困难的地方。比如这个inline，反正写不写以后编译器还要看自己心情来处理。但其实真正的向内部观察其原理，会发现有很多技术点在等着你去融会贯通。可以把inline的函数和变量通过汇编去深入分析一下，再查看一下它的具体的实现和优化的过程，好多细节的明白，会是开发者提升自己能力的一个重要的契机！