面试题：C++ 中 inline 的作用？它有什么优缺点？

在 C++ 中，inline 是一个关键字，用于建议编译器将函数内联展开，以减少函数调用的开销。它的主要作用是优化性能，但也有一些限制和注意事项。

1. `inline` 的作用

内联展开：inline 建议编译器将函数体直接插入到调用处，而不是通过函数调用的方式执行。
减少开销：避免函数调用的开销（如压栈、跳转、返回等），从而提高性能。
适用场景：适用于短小且频繁调用的函数。

语法：

inline return_type function_name(parameters) {
    // 函数体
}

示例：

inline int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int result = add(3, 4); // 编译器可能会将 add 函数体直接插入到这里
    return 0;
}

2. `inline` 的优点

减少函数调用开销：
- 避免了函数调用的压栈、跳转和返回操作，提高了性能。
- 对于短小且频繁调用的函数，性能提升明显。
优化小型函数：
- 适合用于简单的、逻辑简短的函数（如 getter/setter）。
避免宏的缺陷：
- 内联函数比宏更安全，因为它们是真正的函数，支持类型检查和调试。

3. `inline` 的缺点

代码膨胀：
- 如果函数体较大或调用次数较多，内联展开会导致代码体积增大，可能降低缓存命中率，反而影响性能。
编译器可能忽略：
- inline 只是一个建议，编译器可能会忽略它，尤其是对于复杂函数或递归函数。
调试困难：
- 内联函数在调试时可能难以跟踪，因为函数体被直接插入到调用处。
不适合复杂函数：
- 对于逻辑复杂的函数，内联展开可能会导致性能下降。

4. `inline` 的使用场景

短小且频繁调用的函数：
- 如简单的数学运算、getter/setter 函数。
头文件中的函数定义：
- 内联函数通常定义在头文件中，以便在多个编译单元中使用。

5. `inline` 的注意事项

编译器决定权：
- inline 只是一个建议，编译器可能会忽略它。
- 编译器会根据优化级别和函数复杂度决定是否内联。
递归函数：
- 递归函数不能内联，因为内联展开会导致无限循环。
虚函数：
- 虚函数不能内联，因为它们的调用在运行时动态决定。
函数指针：
- 如果函数地址被取（如赋值给函数指针），编译器通常不会内联该函数。

6. 总结

特性	说明
作用	建议编译器将函数内联展开，减少函数调用开销。
优点	减少调用开销，优化小型函数，避免宏的缺陷。
缺点	可能导致代码膨胀，编译器可能忽略，调试困难，不适合复杂函数。
适用场景	短小且频繁调用的函数，头文件中的函数定义。
注意事项	编译器决定权，递归函数和虚函数不能内联，函数指针可能阻止内联。

7. 示例

#include <iostream>

inline int max(int a, int b) {
    return (a > b) ? a : b;
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    std::cout << "Max: " << max(x, y) << std::endl; // 内联展开
    return 0;
}