c++初阶篇(三):内联函数及auto关键字

1.内联函数

1.1 概念

以inline修饰的函数叫做内联函数,编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开,没有函数调 用建立栈帧的开销,内联函数提升程序运行的效率。

如果在上述函数前增加 inline 关键字将其改成内联函数,在编译期间编译器会用函数体替换函数的
调用。
查看方式:
1. release 模式下,查看编译器生成的汇编代码中是否存在 call Add
2. debug 模式下,需要对编译器进行设置,否则不会展开 ( 因为 debug 模式下,编译器默认不
会对代码进行优化,以下给出 vs2013 的设置方式

1.2 特性

1. inline 是一种 以空间换时间 的做法,如果编译器将函数当成内联函数处理,在 编译阶段,会
用函数体替换函数调用 ,缺陷:可能会使目标文件变大,优势:少了调用开销,提高程序运
行效率。
2. inline 对于编译器而言只是一个建议,不同编译器关于 inline 实现机制可能不同 ,一般建
议:将 函数规模较小 ( 即函数不是很长,具体没有准确的说法,取决于编译器内部实现 )
是递归、且频繁调用 的函数采用 inline 修饰,否则编译器会忽略 inline特性。
3. inline 不建议声明和定义分离,分离会导致链接错误。因为 inline 被展开,就没有函数地址
了,链接就会找不到
// F.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int i)
{cout << i << endl;
}
// main.cpp
#include "F.h"
int main()
{f(10);return 0;
}
// 链接错误:main.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdecl 
f(int)" (?f@@YAXH@Z),该符号在函数 _main 中被引用

1.3 宏与内联

宏的优缺点
优点:
1. 增强代码的复用性。
2. 提高性能。
缺点:
1. 不方便调试宏。(因为预编译阶段进行了替换)
2. 导致代码可读性差,可维护性差,容易误用。
3. 没有类型安全的检查 。
C++ 有哪些技术替代宏
1. 常量定义 换用 const enum
2. 短小函数定义 换用内联函数

2.auto关键字(C++11) 

2.1 auto来源

随着程序越来越复杂,程序中用到的类型也越来越复杂,经常体现在:
1. 类型难于拼写
2. 含义不明确导致容易出错
例如下面这段代码中std::map<std::string, std::string>::iterator,该类型太长。 特别容 易写错
#include <string>
#include <map>
int main()
{std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange", 
"橙子" }, {"pear","梨"} };std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();while (it != m.end()){//....}return 0;
}

也许可以使用typedef进行重命名,如

#include <string>
#include <map>
typedef std::map<std::string, std::string> Map;
int main()
{Map m{ { "apple", "苹果" },{ "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} };Map::iterator it = m.begin();while (it != m.end()){//....}return 0;
}

但是,在编程时,常常需要把表达式的值赋值给变量,这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的 类型。然而有时候要做到这点并非那么容易,因此C++11auto赋予了新的含义。

C++11中,标准委员会赋予了auto全新的含义即:auto不再是一个存储类型指示符,而是作为一
个新的类型指示符来指示编译器,auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得

注:

使用auto定义变量时必须对其进行初始化,在编译阶段编译器需要根据初始化表达式来推导auto
的实际类型。因此auto并非是一种类型的声明,而是一个类型声明时的占位符,编译器在编
译期会将auto替换为变量实际的类型

2.2 auto的使用细则

1. auto 与指针和引用结合起来使用
auto 声明指针类型时,用 auto auto* 没有任何区别,但用 auto 声明引用类型时则必须
&
int main() {int a = 0;auto x = &a; auto* y = &a;auto& z = a;return 0;
}
2. 在同一行定义多个变量
当在同一行声明多个变量时,这些变量必须是相同的类型,否则编译器将会报错,因为编译
器实际只对第一个类型进行推导,然后用推导出来的类型定义其他变量
int main() {auto a=1,b=2;auto x = 1, y = 1.1;   //编译报错return 0;
}

2.3 auto不能推导的场景

1. auto不能作为函数的参数

2. auto不能直接用来声明数组

3. 为了避免与C++98 中的 auto 发生混淆, C++11 只保留了auto作为类型指示符的用法
4. auto在实际中最常见的优势用法就是跟以后会讲到的C++11 提供的新式for循环,还有
lambda表达式等进行配合使用。

2.4 基于范围的for循

常见使用:对数组的遍历
int main() {int arr[] = { 1,2,3,4,5 };for (auto x : arr) {cout << x << endl;}return 0;
}

对数组元素进行修改

int main() {int arr[] = { 1,2,3,4,5 };for (auto& x : arr) {x++;}return 0;
}

注:

1.for循环迭代的范围必须是确定的
对于数组而言,就是数组中第一个元素和最后一个元素的范围;对于类而言,应该提供
beginend的方法,beginend就是for循环迭代的范围。
2. 迭代的对象要实现++==的操作(关于迭代器这个问题,以后会讲,现在提一下,没办法
讲清楚,现在大家了解一下就可以了)

3. 指针空值nullptr

在良好的 C/C++ 编程习惯中,声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值,否则可能会出现
不可预料的错误,比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向,我们基本都是按照如下
方式对其进行初始化:
void TestPtr()
{
int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;
// ……
}

NULL实际是一个宏,在传统的C头文件(stddef.h)中,可以看到如下代码:

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL   0
#else
#define NULL   ((void *)0)
#endif
#endif
可以看到, NULL 可能被定义为字面常量 0 ,或者被定义为无类型指针 (void*) 的常量 。不论采取何
种定义,在使用空值的指针时,都不可避免的会遇到一些麻烦,比如:
void f(int)
{cout<<"f(int)"<<endl;
}
void f(int*)
{cout<<"f(int*)"<<endl;
}
int main()
{f(0);f(NULL);f((int*)NULL);return 0;
}
程序本意是想通过 f(NULL) 调用指针版本的 f(int*) 函数,但是由于 NULL 被定义成 0 ,因此与程序的
初衷相悖。
C++98 中,字面常量 0 既可以是一个整形数字,也可以是无类型的指针 (void*) 常量,但是编译器
默认情况下将其看成是一个整形常量,如果要将其按照指针方式来使用,必须对其进行强转 (void
*)0

注意:

1. 在使用nullptr表示指针空值时,不需要包含头文件,因为nullptrC++11作为新关键字引入
2. C++11中,sizeof(nullptr) sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
3. 为了提高代码的健壮性,在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr

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