Mengapa fungsi inline C ++ di header?

_{NB Ini bukan pertanyaan tentang bagaimana menggunakan fungsi sebaris atau bagaimana mereka bekerja, lebih banyak mengapa mereka dilakukan sebagaimana adanya.}

Deklarasi fungsi anggota kelas tidak perlu mendefinisikan fungsi inline, ini hanya implementasi sebenarnya dari fungsi tersebut. Misalnya, di file header:

struct foo{
    void bar(); // no need to define this as inline
}

Jadi mengapa implementasi inline dari fungsi kelas harus berada di file header? Mengapa saya tidak bisa meletakkan fungsi sebaris di .cppfile? Jika saya mencoba meletakkan definisi sebaris di .cppfile, saya akan mendapatkan kesalahan di sepanjang baris:

error LNK2019: unresolved external symbol 
"public: void __thiscall foo::bar(void)"
(?bar@foo@@QAEXXZ) referenced in function _main 
1>C:\Users\Me\Documents\Visual Studio 2012\Projects\inline\Debug\inline.exe 
: fatal error LNK1120: 1 unresolved externals

Definisi suatu inlinefungsi tidak harus dalam file header tetapi, karena aturan satu definisi ( ODR ) untuk fungsi sebaris, definisi yang identik untuk fungsi tersebut harus ada di setiap unit terjemahan yang menggunakannya.

Cara termudah untuk melakukannya adalah dengan meletakkan definisi di file header.

Jika Anda ingin meletakkan definisi suatu fungsi dalam satu file sumber maka Anda tidak boleh mendeklarasikannya inline. Sebuah fungsi tidak dideklarasikan inlinetidak berarti bahwa compiler tidak dapat menyebariskan fungsi tersebut.

Apakah Anda harus mendeklarasikan suatu fungsi inlineatau tidak biasanya merupakan pilihan yang harus Anda buat berdasarkan versi mana dari aturan definisi satu yang paling masuk akal untuk Anda ikuti; menambahkan inlinedan kemudian dibatasi oleh batasan berikutnya tidak masuk akal.

Ada dua cara untuk melihatnya:

1. Fungsi sebaris didefinisikan di tajuk karena, untuk menyebariskan pemanggilan fungsi, penyusun harus dapat melihat isi fungsi. Agar kompiler naif dapat melakukan itu, badan fungsi harus berada dalam unit terjemahan yang sama dengan pemanggilan. (Kompiler modern dapat mengoptimalkan di seluruh unit terjemahan, sehingga pemanggilan fungsi mungkin sebaris meskipun definisi fungsi berada dalam unit terjemahan terpisah, tetapi pengoptimalan ini mahal, tidak selalu diaktifkan, dan tidak selalu didukung oleh penyusun)

2. fungsi yang didefinisikan di header harus ditandai inlinekarena jika tidak, setiap unit terjemahan yang menyertakan header akan berisi definisi fungsi, dan linker akan mengeluh tentang beberapa definisi (pelanggaran terhadap One Definition Rule). Kata inlinekunci menekan ini, memungkinkan beberapa unit terjemahan berisi definisi (identik).

Kedua penjelasan tersebut benar-benar bermuara pada fakta bahwa inlinekata kunci tidak persis melakukan apa yang Anda harapkan.

Kompiler C ++ bebas untuk menerapkan pengoptimalan sebaris (mengganti panggilan fungsi dengan isi fungsi yang dipanggil, menghemat overhead panggilan) kapan saja, selama tidak mengubah perilaku program yang dapat diamati.

Kata inlinekunci mempermudah penyusun untuk menerapkan pengoptimalan ini, dengan memungkinkan definisi fungsi terlihat di beberapa unit terjemahan, tetapi menggunakan kata kunci tidak berarti penyusun harus menyebariskan fungsi, dan tidak menggunakan kata kunci tidak. melarang kompilator untuk menyebariskan fungsi.

Ini adalah batas kompiler C ++. Jika Anda meletakkan fungsi di tajuk, semua file cpp yang dapat dijadikan sebaris dapat melihat "sumber" fungsi Anda dan penyebarisan dapat dilakukan oleh kompilator. Selain itu, penyebarisan harus dilakukan oleh linker (setiap file cpp dikompilasi dalam file obj secara terpisah). Masalahnya adalah akan jauh lebih sulit untuk melakukannya di linker. Masalah serupa terjadi dengan kelas / fungsi "template". Mereka perlu dibuat instance-nya oleh compiler, karena linker akan mengalami masalah dalam membuat instance (membuat versi khusus). Beberapa kompilator / penaut yang lebih baru dapat melakukan kompilasi / penautan "dua lintasan" di mana kompilator melakukan lintasan pertama, kemudian penaut melakukan tugasnya dan memanggil kompilator untuk menyelesaikan hal-hal yang belum terselesaikan (inline / templates ...)

Alasannya adalah bahwa kompilator harus benar-benar melihat definisi tersebut agar dapat meletakkannya di tempat panggilan.

Ingatlah bahwa C dan C ++ menggunakan model kompilasi yang sangat sederhana, di mana kompiler selalu hanya melihat satu unit terjemahan dalam satu waktu. (Ini gagal untuk ekspor, yang merupakan alasan utama hanya satu vendor yang benar-benar menerapkannya.)

Kata inlinekunci c ++ menyesatkan, itu tidak berarti "sebariskan fungsi ini". Jika suatu fungsi didefinisikan sebagai sebaris, itu berarti bahwa itu dapat didefinisikan beberapa kali selama semua definisi sama. Ini sangat legal untuk fungsi yang ditandai inlinesebagai fungsi nyata yang dipanggil alih-alih memasukkan kode pada titik di mana ia dipanggil.

Mendefinisikan fungsi dalam file header diperlukan untuk template, karena misalnya kelas templated sebenarnya bukan kelas, ini adalah template untuk kelas yang dapat Anda buat beberapa variasi. Agar kompilator dapat, misalnya membuat Foo<int>::bar()fungsi saat Anda menggunakan template Foo untuk membuat kelas Foo , definisi sebenarnya dari Foo<T>::bar()harus terlihat.

Saya tahu ini adalah utas lama tetapi saya pikir saya harus menyebutkan externkata kunci itu. Saya baru-baru ini mengalami masalah ini dan menyelesaikannya sebagai berikut

Helper.h

namespace DX
{
    extern inline void ThrowIfFailed(HRESULT hr);
}

Helper.cpp

namespace DX
{
    inline void ThrowIfFailed(HRESULT hr)
    {
        if (FAILED(hr))
        {
            std::stringstream ss;
            ss << "#" << hr;
            throw std::exception(ss.str().c_str());
        }
    }
}

Karena kompilator perlu melihatnya untuk menyebariskannya . Dan file header adalah "komponen" yang biasanya disertakan dalam unit terjemahan lain.

#include "file.h"
// Ok, now me (the compiler) can see the definition of that inline function. 
// So I'm able to replace calls for the actual implementation.

Fungsi Inline

Dalam C ++ makro tidak lain adalah fungsi sebaris. SO sekarang makro berada di bawah kendali compiler.

• Penting : Jika kita mendefinisikan fungsi di dalam kelas, itu akan menjadi Inline secara otomatis

Kode fungsi Inline diganti di tempat pemanggilan, sehingga mengurangi overhead fungsi pemanggilan.

Dalam beberapa kasus, fungsi Inlining tidak dapat berfungsi, seperti

• Jika variabel statis digunakan di dalam fungsi sebaris.

• Jika fungsinya rumit.

• Jika panggilan fungsi rekursif

• Jika alamat fungsi diambil secara implisit atau eksplisit

Fungsi yang didefinisikan di luar kelas seperti di bawah ini mungkin menjadi sebaris

inline int AddTwoVar(int x,int y); //This may not become inline 

inline int AddTwoVar(int x,int y) { return x + y; } // This becomes inline

Fungsi yang didefinisikan di dalam kelas juga menjadi sebaris

// Inline SpeedMeter functions
class SpeedMeter
{
    int speed;
    public:
    int getSpeed() const { return speed; }
    void setSpeed(int varSpeed) { speed = varSpeed; }
};
int main()
{
    SpeedMeter objSM;
    objSM.setSpeed(80);
    int speedValue = A.getSpeed();
} 

Di sini, fungsi getSpeed ​​dan setSpeed ​​akan menjadi sebaris