• ＜初识C++（3）＞《C++初阶》

    目录

    7. 内联函数

    问题引入： 

     1.实现Add的宏，并验证是否正确

    2.频繁调用短小函数，需要不断建立、销毁栈帧

    7.1 概念

    7.2 特性

    【面试题】

    1.宏的优缺点？

    2.C++有哪些技术替代宏？

    8. auto关键字(C++11)

    8.1 auto简介

    8.2 auto的使用细则

    8.3 auto不能推导的场景

    9. 基于范围的for循环(C++11)

    9.1 范围for的语法

    9.2 范围for的使用条件

    10. 指针空值nullptr(C++11)

    10.1 C++98中的指针空值

    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：

    后记：●由于作者水平有限，文章难免存在谬误之处，敬请读者斧正，俚语成篇，恳望指教！                                                                                    ——By 作者：新晓·故知

    7. 内联函数

    问题引入： 

     1.实现Add的宏，并验证是否正确

    1. //实现Add的宏，并验证是否正确
    2. //验证方法：将调用替换以下即可验证
    3. #define ADD(x,y) ((x)+(y))
    4. int main()
    5. {
    6. 	ADD(1, 2);
    7. 	return 0;
    8. }

    2.频繁调用短小函数，需要不断建立、销毁栈帧

    总结：C++通过引入内联函数（inline）解决C语言中宏有关的机制不便等问题。

    1.宏函数晦涩难懂，容易写错

    2.不支持函数

    7.1 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 ，没有函数压栈的开销，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. 在 release 模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在 call Add
    2. 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vs2013的设置方式) 
    1. //举例：频繁调用短小函数，需要不断建立、销毁栈帧
    2. inline int Add(int x, int y)
    3. {
    4. 	int z = x + y;
    5. 	return z;
    6. }
    7.  
    8. int main()
    9. {
    10. 	Add(1, 2);
    11. 	Add(1, 2);
    12. 	Add(1, 2);
    13. 	Add(1, 2);
    14. 	Add(1, 2);
    15. 	Add(1, 2);
    16. 	return 0;
    17. }

    7.2 特性

    1. inline 是一种 以空间换时间 的做法，省去调用函数额开销。所以 代码很长 或者有 循环 / 递归 的函数不适宜使用作为内联函数。
    2. inline 对于编译器而言只是一个建议 ，编译器会自动优化，如果定义为 inline 的函数体内有循环 / 递归等等，编译器优化时会忽略掉内联。
    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 
    1. // F.h
    2. #include <iostream>
    3. using namespace std;
    4. inline void f(int i);
    5. // F.cpp
    6. #include "F.h"
    7. void f(int i) {
    8.  cout << i << endl; }
    9. // main.cpp
    10. #include "F.h"
    11. int main()
    12. {
    13.  f(10);
    14.  return 0; }
    15. /* 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*/

    【面试题】

    1.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 。

    2.C++有哪些技术替代宏？

    1. 常量定义 换用 const
    2. 函数定义 换用内联函数

    8. auto关键字(C++11)

    8.1 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 ，但遗憾的是一直没有人去使用它，大家可思考下为什么？
    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 。

      

    1. int TestAuto()
    2. {
    3. 	return 10;
    4. }
    5. int main()
    6. {
    7. 	int a = 10;
    8. 	auto b = a;
    9. 	auto c = 'a';
    10. 	auto d = TestAuto();
    11. 	auto e = &a;
    12.  
    13. 	//使用typeid().name()打印变量类型
    14. 	cout << typeid(b).name() << endl;
    15. 	cout << typeid(c).name() << endl;
    16. 	cout << typeid(d).name() << endl;
    17. 	cout << typeid(e).name() << endl;
    18.  
    19.  
    20. 	//auto f; 无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化
    21. 	return 0;
    22. }

    【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 。

    8.2 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&

    1. int main()
    2. {
    3. 	int x = 10;
    4. 	auto a = &x;
    5. 	auto* b = &x;
    6. 	auto& c = x;
    7.  
    8. 	//使用typeid().name()打印变量类型
    9. 	cout << typeid(a).name() << endl;
    10. 	cout << typeid(b).name() << endl;
    11. 	cout << typeid(c).name() << endl;
    12. 	*a = 20;
    13. 	*b = 30;
    14. 	c = 40;
    15. 	return 0;
    16. }

     

    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
    }

    8.3 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 };
    }

    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。

    5.auto也不能做返回值

    9. 基于范围的for循环(C++11)

    9.1 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：
      
    1. void TestFor()
    2. {
    3. 	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    4. 	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
    5. 		array[i] *= 2;
    6.  
    7. 	for (int* p = array; p < array + sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++p)
    8. 		cout << *p << endl;
    9. }
    10. int main()
    11. {
    12. 	TestFor();
    13. 	return 0;
    14. }

    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 。

     

    1. int main()
    2. {
    3. 	//范围for，依次自动取array中的数据，赋值给e，自动判断结束
    4. 	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    5. 	for (auto& e : array)
    6. 	{
    7. 		e *= 2;
    8. 	}	
    9. 	for (auto e : array)
    10. 	{
    11. 		cout << e << " ";
    12. 	}
    13. 	cout << endl;
    14. 	
    15. 	for (auto& e : array)
    16. 	{
    17. 		e /= 2;
    18. 		cout << e << " ";
    19. 	}
    20. 	cout << endl;
    21. 	for (auto e : array)
    22. 	{
    23. 		cout << e << " ";
    24. 	}
    25. 	cout << endl;
    26.  
    27. 	return 0;
    28. }

    1. void TestFor()
    2. {
    3.  int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    4.  for(auto& e : array)
    5.  e *= 2;
    6.  
    7.  for(auto e : array)
    8.  cout << e << " ";
    9.  
    10.  return 0; 
    11. }
    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 。

    9.2 范围for的使用条件

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

     2. 迭代的对象要实现++和==的操作。

    10. 指针空值nullptr(C++11)

    10.1 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： 

    1. #ifndef NULL
    2. #ifdef __cplusplus
    3. #define NULL 0
    4. #else
    5. #define NULL ((void *)0)
    6. #endif
    7. #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： 
    1. void f(int)
    2.  {
    3.  cout<<"f(int)"<<endl; 
    4. }
    5. void f(int*) 
    6. {
    7.  cout<<"f(int*)"<<endl;
    8. }
    9. int main()
    10. {
    11.  f(0);
    12.  f(NULL);
    13.  f((int*)NULL);
    14.  return 0; 
    15. }

    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 。
    注意：
    1. 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 。
    2. 在 C++11 中， sizeof(nullptr) 与 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 。

    后记：
    ●由于作者水平有限，文章难免存在谬误之处，敬请读者斧正，俚语成篇，恳望指教！
                                                                                        ——By 作者：新晓·故知

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/m0_57859086/article/details/125465437