1. c 語言中的巨集

c語言使用預處理語句#define來實現巨集定義，例如一個計算平方的巨集：

#define square_mine(x) x*x

需要說明的是，巨集並不是通過傳遞引數實現的，而是通過文字替換來實現。

看下面的例子：

#include <iostream>
#include <Windows.h>

using namespace std;

#define square(x) x*x

int main()
{
    int x = 3;

    cout << "x=" << x << endl;
    cout
 
 << "x^2 = " << square(x) << endl;

    cout << "x=" << x << endl;
    cout << "(x++)^2 = " << square(x++) << endl;

    cout << "x=" << x << endl;
    cout << "(x+1)^2 = " << square(x+1) << endl;

    Sleep(200000);
    return
 
 0;
}

執行結果如下所示：

x=3
x^2 = 9
x=3
(x++)^2 = 9
x=5
(x+1)^2 = 11

這時，我們就發現問題了，似乎與我們想要的結果不同，為什麼呢？主要原因是因為巨集是通過文字替換實現的。也就是說：

1. square(x)被替換為x*x，這明顯是沒有問題的;
2. square(x++)被替換為了x++*x++，所以求得的結果變成了(x++)^2 = 9，這是因為先完成x*x，然後兩次x++（x++是在所有表示式執行完之後才執行加法的），結果還是9，但需要注意的是，執行此命令之後x=5，而不是我們希望的x=4，這是因為執行了兩次x++;
3. square(x+1)
   被替換為了x+1*x+1，所以求得的結果變成了(x++)^2 = 11，而不是36，這是因為先完成1*x，然後完成加法，結果變成11;

面對這樣的問題有一個較好的解決辦法，就是在巨集定義的時候加上括號，如：

#define square_mine(x) (x)*(x)

此時的執行結果變為：

x=3
x^2 = 9
x=3
(x++)^2 = 9
x=5
(x+1)^2 = 36

1. 此時square(x+1)被替換為了(x+1)*(x+1)，所以求得的結果為(x++)^2 = 36，結果正確;
2. 似乎大功告成，但是，請注意，執行完square(x++)後x=5，而不是我們希望的x=4，這個問題依舊沒有解決;

2. 為什麼使用巨集

也許很多人問，好好的函式為什麼不用而非要用這樣一不小心就能出錯的巨集呢？完全可以把求平方的巨集寫成下面的函式嘛：

int square(int x)
{
    return x*x;
}

答案是效率。我們知道，程式執行時，作業系統要把這些指令載入到計算機記憶體中，因此每條語句都有特定的地址。

1. 編譯器在編譯巨集的時候直接把呼叫巨集的部分文字替換，也就相當於你自己寫了進去，所以這些命令是逐條執行的。
2. 而函式呼叫並非如此。在執行函式呼叫指令時，會跳轉到函式指令對應的記憶體位置，然後執行完之後再跳轉回來。由於這樣的來回跳轉，將導致一定的開銷，所以效率會降低。

對於函式與巨集的執行流程如下所示：

3. c++ 行內函數

c++的行內函數似乎是函式與巨集的良好結合，即可以有巨集的效率，又可以有函式方便。

對於行內函數，編譯器在編譯的時候使用響應的函式程式碼替換函式呼叫，對於內聯程式碼，程式無需反覆跳轉到另一個位置執行程式碼。

行內函數的定義如下：

inline int square(int x) { return x*x; }

行內函數與函式執行流程如下：

4. 總結

那麼在什麼時候用行內函數呢？

1. 一個函式被反覆使用時
2. 一個函式只有簡單的幾行，且不包括for，while，switch語句時

在c語言裡巨集很重要，但在c++裡一般不使用。

行內函數比普通函式快，但是代價是佔用了更多的記憶體，典型的用空間換時間。另外，當執行程式碼的時間較長時，節約的時間相對於程式碼執行的時間來說是很微弱的。

5. 參考

《c++ primer plus》