在以前面试的时候曾被问道一个问题，cpp中inline关键字的作用是什么，当时只记得inline的语义在c++17标准中进行了修改，而修改后的却忘了，今天在实现单例模式的时候遇到了和inline有关的bug，现在记录一下。

内联

通常在各类教程中会提到，inline的作用是让编译器内联展开所修饰的函数，从而节省跳转函数的开销，在代码中可以测试一下。

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#include <iostream>

__declspec(noinline) int TestInlineFunction(int a, int b) // __declspec(noinline)是msvc的一个标记，声明编译器永远不要内联这个函数
{
    return a + b;
}

int main() {

    int ans = TestInlineFunction(1, 2);
    std::cout << ans << std::endl;
    return 0;
}

编写一段如上的代码，我们声明了永远不要内联这个函数避免编译器的优化。打开反汇编可以看到汇编中有 call TestLineFunction指令，也就是进行了函数跳转，并没有内联。

现在再删去__declspec(noinline)，重新编译（需要开启优化）并查看反汇编，call TestLineFunction指令没有了，编译器发现了这个函数可以直接原样复制到main函数中而不需要多余的指令，这个复制函数的动作也就是内联。

现在你应该注意到了，上述的代码中我们并没有使用inline，只是去掉了禁止内联的声明，编译器就自动帮我们进行了内联，既然如此inline关键字的作用是什么？

cpp17

inline关键字最开始是在C99标准中提出，原文提到The intent of the inline specifier is to serve as a hint for the compiler to perform optimizations –inline function specifier，也就是提示（建议）编译器对函数进行内联，既然这不是强制性的要求内联，那么这个关键字的用处其实并不明显，比如上面的例子中是否添加inline并不会修改编译器的行为。

而在cpp17中为inline关键字增添了新的含义，使其可以修饰变量，也就是提供了内联变量，其目的主要是为了解决static关键字在不同翻译单元会复制变量的问题，接下来给出一个代码示例

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// test.h
#pragma once
#include <string>

const char* var = "var";
static std::string staticVar = "static";
inline std::string inlineVar = "inline";

void funStatic();
void funInline();
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// test.cpp
#include "test.h"
#include<iostream>


void funStatic()
{
    std::cout << "header1.h：" << staticVar << std::endl;
}

void funInline()
{
    std::cout << "header1.h：" << inlineVar << std::endl;
}
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// main.cpp
#include "test.h"
#include<iostream>

int main() 
{
    staticVar += " in main";
    inlineVar += " in main";

    std::cout << "main.cpp ：" << staticVar << std::endl;
    std::cout << "main.cpp ：" << inlineVar << std::endl;

    funStatic();
    funInline();

    return 0;
}

编译运行以上代码，会发现错误

这是因为test.cpp和main.cpp都include了test.h变量，const char* var同时存在于这两个文件，当链接时链接器会发现var这个变量被定义了两次，所以报错，在以前的cpp中，有两种解决方法：

1.在某一个源文件中正常声明变量const char* var并且初始化它，而在其他源文件中使用extern const char* var进行声明，但是这种方式无法在头文件中使用，或者说头文件无法被多个源文件引用。

2.使用static const char* var定义变量，这样就不会出现重定义错误，但是这样会在每一个源文件中保留一份单独变量，即每个源文件中都有同样的一个叫var的变量。

inline就是为了解决这个问题而出现的，inline修饰的变量在所有源文件中都是同一个变量，运行上述的示例可以得到如下结果：

可以看到main函数中的输出都正确添加了in main的字符串，而调用函数，也就是test.cpp中的两个输出却不同，static变量并没有添加in mian，而inline变量正确添加了。

即test函数中输出的static变量是被复制出的单独的一个变量，和main.cpp中被添加in main的不是同一个变量，而inline在两个文件中都是同一个变量。

总结而言：

static修饰的变量会在不同的源文件中单独保留一份

inline修饰的变量在全局只有同一份，注意inline无法单独修饰局部变量。

此外static和inline可以同时使用，也就是static inline int var，这样修饰的变量可以在局部函数中声明，并且同时保留了static和inline的特征，也就是生命周期静态，而全局只保留同一份变量。