前言
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??本章內(nèi)容：內(nèi)聯(lián)函數(shù)、auto、范圍for、nullptr
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提示：以下是本篇文章正文內(nèi)容，下面案例可供參考
??一、內(nèi)聯(lián)函數(shù)
??1.1.面試題
通過對C語言的學(xué)習，對于宏有了一定的了解，當定義一個宏常量是是非常方便的直接替換這在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鏈表處有明顯的體現(xiàn)，但是對于宏函數(shù)的寫法就比較容易出錯有以下幾種形式的錯誤需要提醒：
#define N 10//宏常量
//宏函數(shù)
#define ADD(int x , int y) {return x+y;}//宏的調(diào)用不需要return
#define ADD(x , y) (return x+y;)
#define ADD(x , y) return x+y;
#define ADD(x , y) x+y;//宏后面不需要分號
//加分號是可以的但對于有些語法是不通過的
int main()
{
ADD(1, 2);//這種是不會報錯的
printf("%d\n", ADD(1, 2));//這種會報錯因為宏替換后，會多出一個分號
return 0;
}
#define ADD(x , y) x+y//可能出現(xiàn)優(yōu)先級錯誤
int main()
{
ADD(1, 2);
printf("%d\n", ADD(1, 2));
printf("%d\n", ADD(1, 2) * 3);//這里替換后變成了1+2*3=7顯然不是想要得到的9
return 0;
}
#define ADD(x , y) (x+y)//可能出現(xiàn)優(yōu)先級錯誤
int main()
{
ADD(1, 2);
printf("%d\n", ADD(1, 2));
printf("%d\n", ADD(1, 2) * 3);
int a = 1, b = 2;
ADD(a | b, a & b);//替換后變成(a|b+a&b) +號的優(yōu)先級高于| &所以會先算+
return 0;
}
#define ADD(x , y) ((x)+(y)) 這是正確的
宏的優(yōu)缺點？
優(yōu)點：
1.增強代碼的復(fù)用性。
2.提高性能。
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，語法很坑。
3.沒有類型安全的檢查 。
宏函數(shù)的優(yōu)點:
1.沒有類型的嚴格限制
2.針對頻繁調(diào)用小函數(shù)，不需要再建立棧幀，提高了效率
int Add(int left, int right)
//這種函數(shù)調(diào)用是需要建立棧幀的但是宏函數(shù)不需要直接替換了
{
return left + right;
}
C++有哪些技術(shù)替代宏？
- 常量定義 換用const enum
- 短小函數(shù)定義 換用內(nèi)聯(lián)函數(shù)
??1.2.內(nèi)聯(lián)函數(shù)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。
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。
- 在release模式下，查看編譯器生成的匯編代碼中是否存在call Add
- 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，編譯器默認不會對代碼進行優(yōu)化，以下給出vs2013的設(shè)置方式)
inline int add(int x, int y)
{
return x + y;
}
int main()
{
int a = 1, b = 2;
int ret = add(1, 2);
//int ret = add(a | b , a & b);
//這樣寫也不會像宏函數(shù)一樣出錯了
printf("%d\n", ret);
return 0;
}
??1.3.內(nèi)聯(lián)函數(shù)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：可能會使目標文件變大（代碼膨脹），優(yōu)勢：少了調(diào)用開銷，提高程序運行效率。（不能任何情況下都用內(nèi)聯(lián)）
inline對于編譯器而言只是一個建議，不同編譯器關(guān)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：
一般來說，內(nèi)聯(lián)機制用于優(yōu)化規(guī)模較小、流程直接、頻繁調(diào)用的函數(shù)。很多編譯器都不支持內(nèi)聯(lián)遞歸函數(shù)，而且一個75行的函數(shù)也不大可能在調(diào)用點內(nèi)聯(lián)地展開。
inline int add(int x, int y)
{
return x + y;
}
inline int func()
{
int x1= 0;
int x2 = 0;
int x3 = 0;
int x4 = 0;
int ret = 0;
ret += x1;
ret *= x2;
ret /= x3;
ret /= x3;
ret /= x3;
ret += x1;
ret += x1;
return ret;
}
int main()
{
int a = 1, b = 2;
//int ret = add(1, 2);
int ret = add(a | b , a & b);
printf("%d\n", ret);
ret = func();
return 0;
}
inline int add(int x, int y)
{
return x + y;
}
inline int func()
{
int x1= 0;
int x2 = 0;
int x3 = 0;
int x4 = 0;
int ret = 0;
ret += x1;
return ret;
}
int main()
{
int a = 1, b = 2;
//int ret = add(1, 2);
int ret = add(a | b , a & b);//這樣寫也不會像宏函數(shù)一樣出錯了
printf("%d\n", ret);
ret = func();
return 0;
}
inline不建議聲明和定義分離，分離會導(dǎo)致鏈接錯誤。因為inline被展開，就沒有函數(shù)地址了，鏈接就會找不到
//Func.h
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
//Func.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "Func.h"
void f(int i)
{
cout << "f(int i)" << i << endl;
}
//Test.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include"Func.h"
using namespace std;
int main()
{
f(1);//只有聲明需要地址（但內(nèi)聯(lián)不會進入符號表）
return 0;
}
Test.cpp調(diào)用f(1)函數(shù)，f()只有聲明沒有定義，調(diào)用實際鏈接的時候編譯語法都過了，允許在鏈接的時候再去找地址，定義可能在其他地方，就去其他地方找地址(用函數(shù)名修飾規(guī)則去找)找不到就會出現(xiàn)鏈接錯誤
當Func.h中inline void f(int i);變成void f(int i)就不會出現(xiàn)問題（去掉內(nèi)聯(lián)）
//Func.h
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
void fx();
//Func.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "Func.h"
void f(int i)
{
cout << "f(int i)" << i << endl;
}
void fx()
{
f(1);//既有聲明也有定義這里直接展開不需要地址
}
//Test.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include"Func.h"
using namespace std;
int main()
{
f(1);
fx();
return 0;
}
f()這個函數(shù)肯定是在的，不然fx()就不會調(diào)到它，但是Test.cpp中的 f() 不可調(diào)用Func.cpp中的 f() 可以調(diào)用，一般只有聲明沒有定義調(diào)不到，但是在Func.cpp中定義了 f()也調(diào)不到，原因就是f()函數(shù)定義成了內(nèi)聯(lián)，在用的地方就展開了就不需要生成指令建立棧幀把地址放進符號表
//Func.h
//聲明和定義不分離
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
{
cout << "f(int i)" << i << endl;
}
//Test.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include"Func.h"
using namespace std;
int main()
{
f(1);
return 0;
}
??二、auto關(guān)鍵字
??2.1.類型別名思考
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：
- 類型難于拼寫
- 含義不明確導(dǎo)致容易出錯
#include<iostream>
#include<vector>
#include<string>
using namespace std;
int TestAuto()
{
return 10;
}
int main()
{
std::vector<std::string>v;
//std::vector<std::string>::iterator it = v.begin();《==》auto it = v.begin();
auto it = v.begin();
cout << typeid(it).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;
}
在編程時，常常需要把表達式的值賦值給變量，這就要求在聲明變量的時候清楚地知道表達式的類型。然而有時候要做到這點并非那么容易，因此C++11給auto賦予了新的含義
??2.2.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，但遺憾的是一直沒有人去使用它，大家可思考下為什么？
C++11中，標準委員會賦予了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（根據(jù)右邊的值自動推導(dǎo)左邊的類型）
int TestAuto()
{
return 10;
}
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
cout << typeid(b).name() << endl;
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;
}
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。
??2.3.auto的使用細節(jié)
int main()
{
int x = 10;
auto a = &x;
auto* b = &x;
auto& c = x;
cout << typeid(a).name() << endl;
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
return 0;
}
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
}
??2.4.auto不能推導(dǎo)的場景
- 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)
{}
- auto不能直接用來聲明數(shù)組
void TestAuto()
{
int a[] = {1,2,3};
auto b[] = {4，5，6};
}
- 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
- auto在實際中最常見的優(yōu)勢用法就是跟以后會講到的C++11提供的新式for循環(huán)，還有l(wèi)ambda表達式等進行配合使用。
??2.5.小場景補充
TypeId 返回一個變量或數(shù)據(jù)類型的“類型”。
??三、基于范圍的for循環(huán)
??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：
#include<iostream>
using namespace std;
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<<" ";
}
int main()
{
TestFor();
return 0;
}
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
#include<iostream>
using namespace std;
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<<" ";
cout << endl;
for (auto& n : array)//至于這里為什么采用引用
//是因為不采用引用只是從array中取數(shù)賦值給n，n*=2發(fā)生變化對數(shù)組沒影響所以要引用才能改變數(shù)組
{
n *= 2;
}
for (auto m : array)
//當然也不是必須寫成auto m,可以int m ,double m,只是auto會根據(jù)右邊值的類型推導(dǎo)出左邊類型
{
cout << m << " ";
}
cout << endl;
}
int main()
{
TestFor();
return 0;
}
??3.2.范圍for的使用條件
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
void TestFor(int array[])
{
for(auto& e : array)
cout<< e <<endl;
}
??四、指針空值nullptr
在良好的C/C++編程習慣中，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
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：
#include<iostream>
using namespace std;
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。
-
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。
-
在C++11中，sizeof(nullptr) 與 sizeof((void*)0)所占的字節(jié)數(shù)相同。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-677012.html
-
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文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-677012.html
到了這里，關(guān)于【C++心愿便利店】No.3---內(nèi)聯(lián)函數(shù)、auto、范圍for、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)！
