目錄

1.內(nèi)聯(lián)函數(shù)

1.1 概念

1.2 特性

?1.3 內(nèi)聯(lián)函數(shù)與宏的區(qū)別

2.auto關(guān)鍵字(C++11)

2.1?auto簡介

2.2 auto的使用細則

2.3 auto不能推導(dǎo)的場景

3.基于范圍的for循環(huán)(C++11)

3.1 范圍for的語法

3.2 范圍for的使用方法

4.指針空值nullptr(C++11)

4.1 C++98中的指針空值

1.內(nèi)聯(lián)函數(shù)

1.1 概念

以inline修飾的函數(shù)叫做內(nèi)聯(lián)函數(shù)，編譯時C++編譯器會在調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的地方展開，沒有函數(shù)調(diào)
用建立棧幀的開銷，內(nèi)聯(lián)函數(shù)提升程序運行的效率。

inline int Add(int left, int right)
{
	return left + right;
}

int main()
{
	int ret = 0;
	ret = Add(1, 2);
	return 0;
}

如果在上述函數(shù)前增加inline關(guān)鍵字將其改成內(nèi)聯(lián)函數(shù)，在編譯期間編譯器會用函數(shù)體替換函數(shù)的
調(diào)用。

查看方式：

1. 在release模式下，查看編譯器生成的匯編代碼中是否存在call Add，而release模式下不能調(diào)試，所以采用第二種方法。
2. 在debug模式下，需要對編譯器進行設(shè)置，否則不會展開(因為debug模式下，編譯器默認(rèn)不會對代碼進行優(yōu)化，以下給出vs2022的設(shè)置方式）

右鍵點擊解決方案管理器中的項目名稱，打開屬性，設(shè)置下面兩個選項。?

?發(fā)現(xiàn)沒有使用調(diào)用函數(shù)指令call，沒有調(diào)用Add函數(shù)，而是直接在這里展開了內(nèi)聯(lián)函數(shù)。

1.2 特性

• inline是一種以空間換時間的做法，如果編譯器將函數(shù)當(dāng)成內(nèi)聯(lián)函數(shù)處理，在編譯階段，會用函數(shù)體替換函數(shù)調(diào)用，缺陷：可能會使目標(biāo)文件變大，優(yōu)勢：少了調(diào)用開銷，提高程序運行效率。
• inline對于編譯器而言只是一個建議，當(dāng)不當(dāng)做內(nèi)聯(lián)函數(shù)還需要編譯器自己判斷，不同編譯器對于inline實現(xiàn)機制可能不同，一般建議：將函數(shù)規(guī)模較小(即函數(shù)不是很長，具體沒有準(zhǔn)確的說法，取決于編譯器內(nèi)部實現(xiàn))、不是遞歸、且頻繁調(diào)用的函數(shù)采用inline修飾，否則編譯器會忽略inline特性。下圖為《C++prime》第五版關(guān)于inline的建議：
• inline不建議聲明和定義分離，分離會導(dǎo)致鏈接錯誤。因為內(nèi)聯(lián)函數(shù)在編譯時展開，如果只有聲明，就找不到，只能通過函數(shù)調(diào)用，但是符號表中沒有內(nèi)聯(lián)函數(shù)，因為內(nèi)斂函數(shù)不生成指令，不會進入符號表。
• 內(nèi)聯(lián)函數(shù)推薦在頭文件中定義。當(dāng)然內(nèi)聯(lián)函數(shù)定義也可以放在源文件中，但此時只有定義的那個源文件可以用它，如果其他源文件使用必須拷貝一份定義。當(dāng)然定義在頭文件中，包含頭文件時編譯器會幫你拷貝一份，不用自己拷貝。
• 關(guān)鍵字 inline 必須與函數(shù)定義體放在一起才能使函數(shù)成為內(nèi)聯(lián)，僅將 inline 放在函數(shù)聲明前面不起任何作用。（聲明前可以不用加 inline）

?1.3 內(nèi)聯(lián)函數(shù)與宏的區(qū)別

1. 內(nèi)聯(lián)函數(shù)是在編譯時展開（編譯器），而宏在預(yù)編譯時展開（預(yù)處理）；在編譯的時候，內(nèi)聯(lián)函數(shù)直接被嵌入到目標(biāo)代碼中去，而宏只是一個簡單的文本替換。
2. 內(nèi)聯(lián)函數(shù)可以進行類型安全檢查、自動類型轉(zhuǎn)換、語句是否正確等編譯功能，宏不具有這樣的功能。
3. ?宏在定義時要注意宏參數(shù)，一般用括號括起來，否則容易出現(xiàn)二義性。而內(nèi)聯(lián)函數(shù)不會出現(xiàn)二義性。
4. .宏定義不是真正的函數(shù)，沒有參數(shù)類型檢查，不安全；而內(nèi)聯(lián)函數(shù)是真正的函數(shù)，有類型檢查，更為安全。

宏函數(shù)實現(xiàn)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));宏不能帶分號
	// #define ADD(x,y) x+y
	//printf("%d\n", ADD(1, 2)*3);//不加括號變?yōu)?+2*3
	cout << a << endl;

	//#define ADD(x,y) (x+y)
	int b = 1, c = 2;
	ADD(b | c, b & c);//x和y不加括號（x+y) 會變?yōu)閎|c+b&c,+優(yōu)先級比位操作符高

	return 0;
}

【面試題】

宏的優(yōu)缺點？
優(yōu)點：

1. 增強代碼的復(fù)用性，沒有類型的嚴(yán)格限制。
2. 提高性能，針對頻繁調(diào)用的小函數(shù)，不需要再建立棧幀。

缺點：

1. 不方便調(diào)試宏。（因為預(yù)編譯階段進行了替換）
2. 導(dǎo)致代碼可讀性差，可維護性差，容易誤用。
3. 沒有類型安全的檢查。

C++有哪些技術(shù)替代宏？

1. 常量定義 換用const enum
2. 短小函數(shù)定義 換用內(nèi)聯(lián)函數(shù)

2.auto關(guān)鍵字(C++11)

2.1?auto簡介

在早期C/C++中auto的含義是：使用auto修飾的變量，是具有自動存儲器的局部變量。

在C++11中，標(biāo)準(zhǔn)委員會賦予了auto全新的含義即：auto不再是一個存儲類型指示符，而是作為一個新的類型指示符來指示編譯器，auto聲明的變量必須由編譯器在編譯時期推導(dǎo)而得。

int TestAuto()
{
    return 10;
}

int main()
{
    int a = 10;
    //int b = a;
    //auto 賦值時，可以通過右邊的值自動推導(dǎo)左邊值的類型
    auto b = a;
    auto c = 'a';
    auto d = TestAuto();
    cout << typeid(b).name() << endl;//可以得到變量的類型
    cout << typeid(c).name() << endl;
    cout << typeid(d).name() << endl;
    //auto e; 無法通過編譯，使用auto定義變量時必須對其進行初始化
    return 0;
}

【注意】

使用auto定義變量時必須對其進行初始化，在編譯階段編譯器需要根據(jù)初始化表達式來推導(dǎo)auto的實際類型。因此auto并非是一種“類型”的聲明，而是一個類型聲明時的“占位符”，編譯器在編譯期會將auto替換為變量實際的類型。

有什么用處呢??隨著程序越來越復(fù)雜，程序中用到的類型也越來越復(fù)雜，經(jīng)常體現(xiàn)在：

1. 類型難于拼寫
2. 含義不明確導(dǎo)致容易出錯

比如我們C++以后要學(xué)習(xí)的std::map<std::string, std::string>::iterator 是一個類型，但是該類型太長了，特別容易寫錯。這時可以使用auto自動推導(dǎo)類型。

int main()
{
	//普通情況下，沒有價值
	//類型名很長，就會有價值
	std::vector<std::string> v;
	//std::vector<std::string>::iterator it = v.begin();
	auto it = v.begin();
	return 0;
}

2.2 auto的使用細則

1. auto與指針和引用結(jié)合起來使用

用auto聲明指針類型時，用auto和auto*沒有任何區(qū)別，但用auto聲明引用類型時則必須加&

int main()
{
    int x = 10;
    auto a = &x;
    auto* b = &x;//與上一行相同
    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. 在同一行定義多個變量

當(dāng)在同一行聲明多個變量時，這些變量必須是相同的類型，否則編譯器將會報錯，因為編譯器實際只對第一個類型進行推導(dǎo)，然后用推導(dǎo)出來的類型定義其他變量。

void TestAuto()
{
    auto a = 1, b = 2;
    auto c = 3, d = 4.0; // 該行代碼會編譯失敗，因為c和d的初始化表達式類型不同
}

2.3 auto不能推導(dǎo)的場景

1. auto不能作為函數(shù)的參數(shù)

// 此處代碼編譯失敗，auto不能作為形參類型，因為編譯器無法對a的實際類型進行推導(dǎo)
void TestAuto(auto a)
{}

2. auto不能直接用來聲明數(shù)組

void TestAuto()
{
    int a[] = {1,2,3};
    auto b[] = {4，5，6};//編譯失敗
}

3. 為了避免與C++98中的auto發(fā)生混淆，C++11只保留了auto作為類型指示符的用法

4. auto在實際中最常見的優(yōu)勢用法就是跟下面會講到的C++11提供的新式for循環(huán)，還有后面會學(xué)的lambda表達式等進行配合使用
?

3.基于范圍的for循環(huán)(C++11)

3.1 范圍for的語法

在C++98中如果要遍歷一個數(shù)組，可以按照以下方式進行

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;
}

對于一個有范圍的集合而言，由程序員來說明循環(huán)的范圍是多余的，有時候還會容易犯錯誤。因
此C++11中引入了基于范圍的for循環(huán)。for循環(huán)后的括號由冒號“ ：”分為兩部分：第一部分是范
圍內(nèi)用于迭代的變量，第二部分則表示被迭代的范圍。

void TestFor()
{
    int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
   
    for(auto& e : array)//會依次取array中的元素賦值給e
        e *= 2;
    
    //for(auto* e : array)//這種寫法不對，因為array中的元素類型是int類型
    //    (*e) *= 2;      //不是一種地址，這里會發(fā)生類型不匹配
     

    for(auto e : array)
        cout << e << " ";
}

注意：與普通循環(huán)類似，可以用continue來結(jié)束本次循環(huán)，也可以用break來跳出整個循環(huán)。

3.2 范圍for的使用方法

1. for循環(huán)迭代的范圍必須是確定的

對于數(shù)組而言，就是數(shù)組中第一個元素和最后一個元素的范圍；對于類而言，應(yīng)該提供begin和end的方法，begin和end就是for循環(huán)迭代的范圍。

注意：以下代碼就有問題，因為for的范圍不確定，因為函數(shù)傳參，array這里只是地址，不是代表一個數(shù)組。

void TestFor(int array[])
{
    for(auto& e : array)
    cout<< e <<endl;
}

2. 迭代的對象要實現(xiàn)++和==的操作。(關(guān)于迭代器這個問題，以后會講，現(xiàn)在提一下，沒辦法
講清楚，現(xiàn)在大家了解一下就可以了)
?

4.指針空值nullptr(C++11)

4.1 C++98中的指針空值

在良好的C/C++編程習(xí)慣中，聲明一個變量時最好給該變量一個合適的初始值，否則可能會出現(xiàn)
不可預(yù)料的錯誤，比如未初始化的指針。如果一個指針沒有合法的指向，我們基本都是按照如下
方式對其進行初始化：

void TestPtr()
{
    int* p1 = NULL;
    int* p2 = 0;
    // ……
}

NULL實際是一個宏，在傳統(tǒng)的C頭文件(stddef.h)中，可以看到如下代碼

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif

條件編譯指令，可以看到，NULL可能被定義為字面常量0，或者被定義為無類型指針(void*)的常量。不論采取何種定義，在使用空值的指針時，都不可避免的會遇到一些麻煩，比如在函數(shù)重載中：

void func(int)//參數(shù)類型匹配即可調(diào)用
{
	cout << "void f(int)" << endl;
}

void func(int*)
{
	cout << "void fx(int*)" << endl;
}

int main()
{
	func(0);
	func(NULL);//會調(diào)用第一個函數(shù)
	func((int*)NULL);//調(diào)用第二個

	//#define nullptr ((void*)0)
	func(nullptr);//nullptr類型是void*
	return 0;
}

程序本意是想通過f(NULL)調(diào)用指針版本的f(int*)函數(shù)，但是由于NULL被定義成0，因此與程序的
初衷相悖。

在C++98中，字面常量0既可以是一個整形數(shù)字，也可以是無類型的指針(void*)常量，但是編譯器
默認(rèn)情況下將其看成是一個整形常量，如果要將其按照指針方式來使用，必須對其進行強轉(zhuǎn)(void
*)0。所以在(C++11)引入了nullptr表示空指針。#define nullptr ((void*)0)

注意：

1. ?在使用nullptr表示指針空值時，不需要包含頭文件，因為nullptr是C++11作為新關(guān)鍵字引入的。
2. 在C++11中，sizeof(nullptr) 與 sizeof((void*)0)所占的字節(jié)數(shù)相同。
3. ?為了提高代碼的健壯性，在后續(xù)表示指針空值時建議最好使用nullptr

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到了這里，關(guān)于C++入門：內(nèi)聯(lián)函數(shù)，auto，范圍for循環(huán)，nullptr的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！