【C++】C++入门(下)--内联函数 auto关键字 nullptr

news2025/1/18 9:02:46

目录

一 内联函数

1 内联函数概念和定义

 2 内联函数特性

二 auto关键字

1 auto概念

2 auto 的使用细则

(1) auto与指针和引用结合起来使用

(2) 在同一行定义多个变量

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

4 基于范围的for循环

(1)使用

(2) 范围for的使用条件

三 指针空值nullptr(C++11)


一 内联函数

1 内联函数概念和定义

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。

一定会展开 吗? 不一定,因为inline只是一种建议,需要看此函数是否能够成为内联函数

先看看宏

#define ADD(x, y) ((x) + (y))

// 宏的缺点
// 1、容易出错,语法细节多
// 2、不能调试
// 3、没有类型安全的检查

int main()
{
       //替换看
       int ret1 = ADD(2, 3)*5; // ((2)+(3))*5
       cout << ret1 << endl;
       return 0;
}

用内联函数替代宏函数

// 可以调试
// 效率高,会展开
// 好写,语法简单
inline int Add(int x, int y)
{
       int c = x + y;
       return c;
}

int main()
{
       int ret1 = Add(1, 2);
       // 优点:不用建立栈帧,提高效率
       cout << ret1 << endl;
       return 0;
}

 2 内联函数特性

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)、不是递归、不是循环, 且频繁调用的函数采用inline修饰,否则编译器会忽略inline特性。

循环语句和递归语句违背内联函数本质

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。般都是直接在源文件中定义内联函数的

可以在同一个项目的不同源文件内定义函数名相同但实现不同的inline函数

内联函数是一种建议,如果函数内部包括循环,递归,或者  代码量大且复杂,这些函数即使设置了内联函数,系统也不会当做内联函数来处理。

// 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 

二 auto关键字

1 auto概念

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

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

#include<iostream>
using namespace std;
int Test()
{
       return 10;
}
int main()
{
       int a = 10;
       auto b = a;
       auto c = 'a';
       auto d = Test();
       auto e = &a;
       auto& f = a;// &是不能省略的
       cout << typeid(b).name() << endl;
       cout << typeid(c).name() << endl;
       cout << typeid(d).name() << endl;
       cout << typeid(e).name() << endl;
       cout << typeid(f).name() << endl;
       //auto k; 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;
}

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 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;
    auto& c = x;
    cout << typeid(a).name() << endl;
    cout << typeid(b).name() << endl;
    cout << typeid(c).name() << endl;
    *a = 20;
    *b = 30;
    c = 40;
    cout << *a << endl;
    cout << *b << endl;
    cout << c << endl;
    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
}

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 Test(auto a)
{}

(2) auto不能直接用来声明数组

void Test()
{
    int a[] = { 1,2,3 };
    auto b[] = { 4,5,6 };//此行代码是错误的
}

4 基于范围的for循环

(1)使用

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 };
    // 依次取数组中数组赋值给e
       // 自动判断结束,自动++往后走
    for (auto& e : array)
        e *= 2;
    for (auto e : array)
        cout << e << " ";
}

int main()
{
    TestFor();
}

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 

(2) 范围for的使用条件

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;
}

迭代的对象要实现++和==的操作这个后面说

三 指针空值nullptr(C++11)

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。 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。

void f(int)
{
       cout << "f(int)" << endl;
}
void f(int*)
{
       cout << "f(int*)" << endl;
}
int main()
{
       f(0);
       f(nullptr);
       f((int*)NULL);
       return 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。

 

C++入门算是搞完了, 分了上中下, 大家可以整体看, 也可以选择性看, 总之C++入门是进入C++的重要基础.

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