【C言語】第5章第13回：インライン関数の使い方と利点

インライン関数は、関数呼び出しのオーバーヘッドを削減し、プログラムの実行速度を向上させる手法です。この章では、インライン関数の定義方法や利点について学びます。

1. インライン関数とは？

1.1 インライン関数の定義

インライン関数とは、コンパイラが関数呼び出しを展開して実行する関数のことです。関数呼び出しのオーバーヘッドを削減することで、処理速度を向上させます。

1.2 定義の基本形式

#include <stdio.h>

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

int main() {
    int num = 5;
    printf("Square of %d is %d\n", num, square(num));
    return 0;
}

解説：

• inlineキーワードを使用して関数を宣言します。
• 関数の展開により、関数呼び出しのコストが削減されます。

2. インライン関数の利点

• パフォーマンス向上：関数呼び出しのオーバーヘッドがなくなるため、高速化が期待できます。
• コードの可読性向上：関数を使用して処理を整理しつつ、高速な実行が可能です。
• 最適化の柔軟性：コンパイラがインライン展開を判断するため、効率的なコード生成が行われます。

3. インライン関数の使用例

3.1 計算処理を効率化

例：2つの数の最大値を求めるインライン関数

#include <stdio.h>

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

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    printf("Max of %d and %d is %d\n", x, y, max(x, y));
    return 0;
}

解説：

• inlineキーワードを使用して最大値を計算する関数を定義しています。
• コンパイラは、この関数を展開して処理を最適化します。

3.2 頻繁に使用される処理

例：温度変換（摂氏から華氏）

#include <stdio.h>

inline double celsiusToFahrenheit(double celsius) {
    return (celsius * 9.0 / 5.0) + 32.0;
}

int main() {
    double tempC = 25.0;
    printf("Temperature in Fahrenheit: %.2f\n", celsiusToFahrenheit(tempC));
    return 0;
}

解説：

• インライン関数を使って、頻繁に使用される温度変換処理を効率化しています。
• 数式の展開によって計算速度が向上します。

4. インライン関数の注意点

• 関数が大きすぎる場合、インライン化によってコードサイズが増加する可能性があります。
• 再帰関数や関数ポインタにはインライン化は適用できません。
• コンパイラがインライン展開を判断するため、必ずしもすべての関数がインライン化されるわけではありません。

5. 練習問題

以下の課題に挑戦して、インライン関数の使い方を実践してください。

1. 2つの浮動小数点数の最小値を返すインライン関数を作成してください。
2. 三角形の面積を計算するインライン関数を作成してください。
3. 円の面積を計算するインライン関数を作成してください。

6. 練習問題の解答と解説

問1の解答

#include <stdio.h>

inline double min(double a, double b) {
    return (a < b) ? a : b;
}

int main() {
    double x = 3.14, y = 2.71;
    printf("Min of %.2f and %.2f is %.2f\n", x, y, min(x, y));
    return 0;
}

解説：このインライン関数は、2つの浮動小数点数を比較して小さい方を返します。

7. まとめ

インライン関数は、効率的なコードを記述するための強力なツールです。ただし、適切な場面で使用することが重要です。次回は、関数とスタックの関係について学びます。