gcc 编译器对 inline 函数的支持

C99版的C语言引入了inline关键字开始支持inline 函数，在这之前传统的C语言（C89）是没有inline 关键字的，也不支持inline 函数。不过大多数 C89 的编译器都将inline作为一种附加特性早早的就加进去了。gcc 也不例外，不过gcc增加inline特性时C99还没定型，gcc中inline 的语意与C99也有些许的区别。这里就主要说说gcc 中的inline 特性。

另外，本文只讨论C语言，C++标准中很早就支持inline，不过inline的语意C和C++ 是有细微差别的。

先举一个最简单的例子：

//main.c
#include <stdio.h>

int foo(void);
int main()
{
    int a = foo();
    printf("a = %d", a);
    return 0;
}

//foo.c
inline int inline_func(int a)
{
    return a + 1;
}
int foo(void)
{
    int x = 5;
    x = inline_func(x);
    return x;
}

这个是inline 最简单的用法，无论是gcc 还是其他支持inline 的编译器都能编译通过。

inline_func()是个函数（inline的），既然是函数，那么就应该允许加入函数声明。我们对 foo.c 进行些小的修改，看看结果。

//foo.c
inline int inline_func(int a);
inline int inline_func(int a)
{
    return a + 1;
}
int foo(void)
{
    int x = 5;
    x = inline_func(x);
    return x;
}

编译通过，但是这样的代码实际上是不符合c99标准的。c99标准中inline 关键字只能修饰函数定义，不能修饰函数声明。用gcc编译时如加入了 -std=c99 的选项（要求gcc严格遵守c99标准），就不能编译通过。报的错误如下：

In function `foo'

undefined reference to `inline_func

如果在声明时去掉inline，变成如下的代码：

int inline_func(int a);
inline int inline_func(int a)
{
    return a + 1;
}
int foo(void)
{
    int x = 5;
    x = inline_func(x);
    return x;
}

则完全没有问题，无论开启与否c99，都能编译通过。

更多的时候，我们一个inline函数要在多处使用，这时如果像普通函数那样在其他文件中也声明一下，比如下面在main.c 中添加了函数声明和调用。

int inline_func(int a);
int foo(void);
int main()
{
    int a = foo();
    a = inline_func(a);
    printf("a = %d", a);
    return 0;
}

这样编译也能通过，但是通过查看汇编代码就会发现。只有foo()函数中对inline_func() 的调用被内联了，main()中还是传统的函数调用方式。说明这样用并没有达到我们期望的效果。正确的方式应该是将inline 函数放到头文件中定义。这样每个用到它的地方才会真正的内联。

#include <stdio.h>
#include "inline_func.h"
int foo(void);
int main()
{
    int a = foo();
    a = inline_func(a);
    printf("a = %d", a);
    return 0;
}

foo.c
#include "inline_func.h"
int foo(void)
{
    int x = 5;
    x = inline_func(x);
    return x;
}

inline_func.h
#ifndef INLINE_FUNC_H_INCLUDED
#define INLINE_FUNC_H_INCLUDED
inline int inline_func(int a)
{
    return a + 1;
}

#endif // INLINE_FUNC_H_INCLUDED

这个代码在最后链接时会报错说多次定义了inline_func()。查看汇编代码就会发现，在编译main.c 和 foo.c 时都生成了 inline_func 的代码，虽然main() 和 foo 都内联了inline_func()，所以inline_func()实际上是没用到的。但是有两份 inline_func()的代码还是会造成链接是的冲突。所以上面的代码还需要修改。一种简单的办法是将inline_func() 改为static 函数，也就是让它的作用域只在编译单元内。

 inline_func.h
#ifndef INLINE_FUNC_H_INCLUDED
#define INLINE_FUNC_H_INCLUDED
static inline int inline_func(int a)
{
    return a + 1;
}

#endif // INLINE_FUNC_H_INCLUDED

这样修改之后就完全没问题了。其实到这里就可以了，不过有些人就喜欢在头文件中添加函数的声明，即使是inline函数也不例外。

 inline_func.h
#ifndef INLINE_FUNC_H_INCLUDED
#define INLINE_FUNC_H_INCLUDED
int inline_func(int a);
static inline int inline_func(int a)
{
    return a + 1;
}
#endif // INLINE_FUNC_H_INCLUDED

这样再编译又报错了。

error: static declaration of 'inline_func' follows non-static declaration

继续修改，改成这个样子就没问题了。

 inline_func.h
#ifndef INLINE_FUNC_H_INCLUDED
#define INLINE_FUNC_H_INCLUDED
static int inline_func(int a);
static inline int inline_func(int a)
{
    return a + 1;
}
#endif // INLINE_FUNC_H_INCLUDED

OK，就说这么多。inline 函数知道这么多基本就够用了。

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