C++入门（part 3）

news2024/11/14 15:00:51

前言

在前文我们讲解了C++的诞生与历史，顺便讲解一些C++的小语法，本文会继续讲解C++的基础语法知识。

1.inline(内联函数)

inline是C++新加入的关键字,用inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用的地方将函数展开，这样每次调用内联函数就不需要建立新的栈帧，就可以提高效率

#include<iostream>
using namespace std;

inline int Add(int& a, int& b)
{
	int ret = a + b;
	return ret;
}

int Sub(int& a, int& b)
{
	int ret = a - b;
	return ret;
}
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 5;
	// 可以通过汇编观察程序是否展开

	// 有call Add语句就是没有展开，没有就是展开了

	int ret = Add(a, b);
	cout << ret << endl;

	int tmp = Sub(a, b);
	cout << tmp << endl;

	return 0;
}

只要在有call一个地址就是没有展开。
在这里插入图片描述
我们看到不管是有inline修饰的函数，还是没有inline修饰的函数，他们都有在call一个地址（也就是没有展开函数），那不就和inline会展开函数的定义相悖吗。

其实是因为我使用的是VS编译器，VS编译器在debug版本下默认是不展开inline函数的，这样是为了方便调试，如果我们在VS中想要展开，那么就要设置一下两个地方。
在这里插入图片描述

修改了这些之后，我们就可以看到inline的展开了

在这里插入图片描述

但是我们想要知道的是，inline对于编译器而言只是一个建议，也就是说，即使你在函数前加了inline，编译器也有可能不展开，不同编译器关于inline在什么情况下展开各不相同，因为C++标准并没有规定，所以inline适合的场景是使用频繁的短小函数，对于递归函数、代码比较多的函数，即使加上了inline，编译器也不会展开。

为什么要这样做呢，因为是防止有些程序员不靠谱，在每个函数前都加上inline，如果都展开，那么这个代码量就太大了。

假设我有一个一百行代码的函数a，并且我在函数前加上了inline，这时，我调用了1万次a，如果编译器在每次调用a的时候就展开，那么这个工程编译处理下来，至少要执行 $100 * 10000$ （一百万）条可执行程序，这样效率就会下降。

如果不展开，那么编译处理下来，就只要执行 $10000 + 100$ （call一百次）条可执行程序，比起前面的一万行，这时不展开的效率就会高很多。

//该函数在编译时就不会展开了
inline int Add(int& a, int& b)
{
	int ret = a + b;
	ret += 1;
	ret += 1;
	ret += 1;
	ret += 1;
	ret += 1;
	ret += 1;
	ret += 1;
	return ret;
}

int main()
{
	int a = 10;
	int b = 5;
	// 可以通过汇编观察程序是否展开

	// 有call Add语句就是没有展开，没有就是展开了

	//inline修饰的函数
	int ret = Add(a, b);
	//cout << ret << endl;

	return 0;
}

在这里插入图片描述

C++设计inline的目的是为了替代C的宏函数，虽然C语言的宏函数也会在预处理的时候替换展开，但是宏函数实现很复杂很容易出错，并且不好调试。
inline不建议声明和定义分离到两个文件，分离会导致链接错误；因为inline被展开，就没有了函数地址，那么链接时就会报错。

//Func.h
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
inline int Add(int& a, int& b);

//Func.cpp
#include"Func.h"

int Add(int& a, int& b)
{
	int ret = a + b;
	return ret;
}

//test.cpp
#include"Func.h"
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 5;
	int ret = Add(a, b);
}

在这里插入图片描述

2.nullptr

在C语言表述一个函数为空函数是使用NULL，但NULL其实是一个宏函数，在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

这段代码的意思是，如果是在C语言环境下，那么NULL就会被定义成((void) * 0)，如果是在C++环境下，那么就直接将NULL定义为0。无论采取何种定义，在使用空值的指针时，都不可避免的遇到一些问题，例如我想通过f(NULL)来调用指针版的f(int*)函数，但由于NULL被定义成了0，那么就会调用f(int x)，这样就会于程序的目的相悖

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
void F(int x)
{
	cout << "void F(int x)" << endl;
}

void F(int* x)
{
	cout << "void F(int* x)" << endl;
}

int main()
{
	F(0);

	F(NULL);

	return 0;
}

在这里插入图片描述
并且我们调用f((void*)NULL)时也会报错，因为C++检查的更严格，C++环境下，void*不会自动转换成对于的类型*，如果要转换，就必须使用强制类型转换（C语言会自动转换）。

既然NULL在定义上已经不是一个指针了，那么我们就需要一个真正意义上的空指针。

那么C++11就引入了nullptr，nullptr是一个特殊的关键字，是一种特殊类型的字面量，他可以转换成任意类型的指针类型。使用nullptr定义空指针也可以避免类型转换的问题，因为nullptr只能被隐式转换为指针类型，不能被上转换成其他类型。

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
void F(int x)
{
	cout << "void F(int x)" << endl;
}

void F(int* x)
{
	cout << "void F(int* x)" << endl;
}

int main()
{
	F(0);

	F(NULL);

	//F((void*) NULL);
	F(nullptr);

	int* a = nullptr;
	double* b = nullptr;

	//int x = nullptr;
	return 0;
}