目录
1.内联函数
1.1 概念
1.2 特性
1.3 内联函数与宏的区别
2.auto关键字(C++11)
2.1 auto简介
2.2 auto的使用细则
2.3 auto不能推导的场景
3.基于范围的for循环(C++11)
3.1 范围for的语法
3.2 范围for的使用方法
4.指针空值nullptr(C++11)
4.1 C++98中的指针空值
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。
inline int Add(int left, int right)
{return left + right;
}int main()
{int ret = 0;ret = Add(1, 2);return 0;
}
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:
- 在release模式下,查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add,而release模式下不能调试,所以采用第二种方法。
- 在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vs2022的设置方式)
右键点击解决方案管理器中的项目名称,打开属性,设置下面两个选项。
发现没有使用调用函数指令call,没有调用Add函数,而是直接在这里展开了内联函数。
1.2 特性
- 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。
- inline对于编译器而言只是一个建议,当不当做内联函数还需要编译器自己判断,不同编译器对于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)、不是递归、且频繁调用的函数采用inline修饰,否则编译器会忽略inline特性。下图为《C++prime》第五版关于inline的建议:
- inline不建议声明和定义分离,分离会导致链接错误。因为内联函数在编译时展开,如果只有声明,就找不到,只能通过函数调用,但是符号表中没有内联函数,因为内敛函数不生成指令,不会进入符号表。
- 内联函数推荐在头文件中定义。当然内联函数定义也可以放在源文件中,但此时只有定义的那个源文件可以用它,如果其他源文件使用必须拷贝一份定义。当然定义在头文件中,包含头文件时编译器会帮你拷贝一份,不用自己拷贝。
- 关键字 inline 必须与函数定义体放在一起才能使函数成为内联,仅将 inline 放在函数声明前面不起任何作用。(声明前可以不用加 inline)
1.3 内联函数与宏的区别
- 内联函数是在编译时展开(编译器),而宏在预编译时展开(预处理);在编译的时候,内联函数直接被嵌入到目标代码中去,而宏只是一个简单的文本替换。
- 内联函数可以进行类型安全检查、自动类型转换、语句是否正确等编译功能,宏不具有这样的功能。
- 宏在定义时要注意宏参数,一般用括号括起来,否则容易出现二义性。而内联函数不会出现二义性。
- .宏定义不是真正的函数,没有参数类型检查,不安全;而内联函数是真正的函数,有类型检查,更为安全。
宏函数实现Add。
#include<iostream>
using namespace std;
#define ADD(x,y) ((x)+(y))
int main()
{int a = ADD(1, 2);//printf("%d\n", ADD(1, 2));宏不能带分号// #define ADD(x,y) x+y//printf("%d\n", ADD(1, 2)*3);//不加括号变为1+2*3cout << a << endl;//#define ADD(x,y) (x+y)int b = 1, c = 2;ADD(b | c, b & c);//x和y不加括号(x+y) 会变为b|c+b&c,+优先级比位操作符高return 0;
}
【面试题】
宏的优缺点?
优点:
- 增强代码的复用性,没有类型的严格限制。
- 提高性能,针对频繁调用的小函数,不需要再建立栈帧。
缺点:
- 不方便调试宏。(因为预编译阶段进行了替换)
- 导致代码可读性差,可维护性差,容易误用。
- 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简介
在早期C/C++中auto的含义是:使用auto修饰的变量,是具有自动存储器的局部变量。
在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。
int TestAuto()
{return 10;
}int main()
{int a = 10;//int b = a;//auto 赋值时,可以通过右边的值自动推导左边值的类型auto b = a;auto c = 'a';auto d = TestAuto();cout << typeid(b).name() << endl;//可以得到变量的类型cout << typeid(c).name() << endl;cout << typeid(d).name() << endl;//auto e; 无法通过编译,使用auto定义变量时必须对其进行初始化return 0;
}
【注意】
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。
有什么用处呢? 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:
- 类型难于拼写
- 含义不明确导致容易出错
比如我们C++以后要学习的std::map<std::string, std::string>::iterator 是一个类型,但是该类型太长了,特别容易写错。这时可以使用auto自动推导类型。
int main()
{//普通情况下,没有价值//类型名很长,就会有价值std::vector<std::string> v;//std::vector<std::string>::iterator it = v.begin();auto it = v.begin();return 0;
}
2.2 auto的使用细则
1. auto与指针和引用结合起来使用
用auto声明指针类型时,用auto和auto*没有任何区别,但用auto声明引用类型时则必须加&
int main()
{int x = 10;auto a = &x;auto* b = &x;//与上一行相同auto& c = x;cout << typeid(a).name() << endl;cout << typeid(b).name() << endl;cout << typeid(c).name() << endl;*a = 20;*b = 30;c = 40;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。
void TestAuto()
{auto a = 1, b = 2;auto c = 3, d = 4.0; // 该行代码会编译失败,因为c和d的初始化表达式类型不同
}
2.3 auto不能推导的场景
1. auto不能作为函数的参数
// 此处代码编译失败,auto不能作为形参类型,因为编译器无法对a的实际类型进行推导
void TestAuto(auto a)
{}
2. auto不能直接用来声明数组
void TestAuto()
{int a[] = {1,2,3};auto b[] = {4,5,6};//编译失败
}
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下面会讲到的C++11提供的新式for循环,还有后面会学的lambda表达式等进行配合使用
3.基于范围的for循环(C++11)
3.1 范围for的语法
在C++98中如果要遍历一个数组,可以按照以下方式进行
void TestFor()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)array[i] *= 2;for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p)cout << *p << endl;
}
对于一个有范围的集合而言,由程序员来说明循环的范围是多余的,有时候还会容易犯错误。因
此C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“ :”分为两部分:第一部分是范
围内用于迭代的变量,第二部分则表示被迭代的范围。
void TestFor()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };for(auto& e : array)//会依次取array中的元素赋值给ee *= 2;//for(auto* e : array)//这种写法不对,因为array中的元素类型是int类型// (*e) *= 2; //不是一种地址,这里会发生类型不匹配for(auto e : array)cout << e << " ";
}
注意:与普通循环类似,可以用continue来结束本次循环,也可以用break来跳出整个循环。
3.2 范围for的使用方法
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begin和end的方法,begin和end就是for循环迭代的范围。
注意:以下代码就有问题,因为for的范围不确定,因为函数传参,array这里只是地址,不是代表一个数组。
void TestFor(int array[])
{for(auto& e : array)cout<< e <<endl;
}
2. 迭代的对象要实现++和==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)
4.指针空值nullptr(C++11)
4.1 C++98中的指针空值
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
条件编译指令,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,比如在函数重载中:
void func(int)//参数类型匹配即可调用
{cout << "void f(int)" << endl;
}void func(int*)
{cout << "void fx(int*)" << endl;
}int main()
{func(0);func(NULL);//会调用第一个函数func((int*)NULL);//调用第二个//#define nullptr ((void*)0)func(nullptr);//nullptr类型是void*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。
在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。所以在(C++11)引入了nullptr表示空指针。#define nullptr ((void*)0)
注意:
- 在使用nullptr表示指针空值时,不需要包含头文件,因为nullptr是C++11作为新关键字引入的。
- 在C++11中,sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
- 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
本篇结束。