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勉強記録　7日目〜マクロで定義する関数より、inline関数を使おう〜 - Effective C++ 第3版 -

Posted at 2019-12-01

　はじめに

Effective C++ 第3版の2項7ページから勉強していきます。
今回は、「マクロで定義する関数より、inline関数を使おう」についです。

Effective C++ 第3版 - 2項　#defineより、const, enum, inlineを使おう -

マクロで定義する関数より、inline関数を使おう

マクロで定義する関数の問題点

#defineを使って定義するマクロは、関数のように働きますが、関数呼び出しのオーバーヘッドがありません。(呼び出し時間が少ない)
しかし、#defineを使ってマクロを定義する場合、注意する必要があります。
以下に、#defineのよくない利用方法を示します。

# define CALL_WITH_MAX(a, b) f((a) > (b) ? (a) : (b));

これは、与えられた2つの引数のうち大きい方を引数にして関数fを呼び出すマクロです。
注意点1つめとして、このようなマクロを書くときには、仮引数を丸カッコで囲まないといけません。
しかし、正しく丸カッコをつけても、次のようなコードが書かれれば、困ったことになります。

CALL_WITH_MAX(++a, b);  // aが2回インクリメントされる
CALL_WITH_MAX(++a, b + 10);  // aが1回インクリメントされる

上のコードでは、関数fが呼び出される前にaが何回インクリメントされるかは、引数によって変わってしまいます。

なぜか？

CALL_WITH_MAX(++a, b);  // aが2回インクリメントされる

では、マクロから関数fに与えられる引数は、

(++a) > (b) ? (++a) : (b)

のようになります。
そのため、(++a) > (b) が True ならインクリメントが2回行われてしまう。

この問題を解決するためにインライン(inline)関数を用います。
インライン関数とは、「in line（行中に）」という言葉が示しているとおり、関数の中身をその部分に埋め込みます。
そのため、インライン関数は、呼び出しにかかる時間が普通の関数を短い利点を持つ。
マクロと違う点は、テキストが置き換わるわけではないということと、戻り値と引数に型があるということです。

インライン関数を用いて、先ほどの「与えられた2つの引数のうち大きい方を引数にして関数fを呼び出す」処理を書くと、

inline void callWithMax(const T& a, const T& b) {
  f(a > b ? a : b);
}

のようになります。
このインライン関数を呼び出す処理は、

callWithMax(++a, b);　 　　　// aが1回インクリメント
callWithMax(++a, b + 10);　 // aが1回インクリメント

のようになります。
インライン関数を用いることで、仮引数を丸カッコで囲む必要もなく、引数を複数回評価されるといった心配もなくなります。

以下に今回、勉強でしようしたコードと実行結果を示します。

サンプルコード

# include <iostream>

# define CALL_WITH_MAX(a, b) f((a) > (b) ? (a) : (b));

void f(const int& x) { std::cout << __func__ << " : value = " << x << std::endl; }

template <typename T>
inline void callWithMax(const T& a, const T& b) {
  f(a > b ? a : b);
}

int main(int argc, char* argv[]) {
  std::cout << "2_inline_define.cpp" << std::endl;
  int a = 5;
  int b = 0;
  CALL_WITH_MAX(++a, b);  // aが2回インクリメントされる
  std::cout << "a : " << a << std::endl;
  std::cout << "b : " << b << std::endl;
  CALL_WITH_MAX(++a, b + 10);  // aが1回インクリメントされる
  std::cout << "a : " << a << std::endl;
  std::cout << "b : " << b << std::endl;

  std::cout << "\n############################################\n" << std::endl;

  a = 5;
  b = 0;
  callWithMax(++a, b);  // aが1回インクリメント
  std::cout << "a : " << a << std::endl;
  std::cout << "b : " << b << std::endl;
  callWithMax(++a, b + 10);  // aが1回インクリメント
  std::cout << "a : " << a << std::endl;
  std::cout << "b : " << b << std::endl;
}