1. 内联函数

1.1 内联函数的概念

1.2 内联函数的特性

1.3 宏的优缺点和替代方法

2. auto关键字（C++11）

2.1 改版前的auto

2.2 改版后的auto

2.3 auto 的使用场景

2.3.1处理很长的数据类型

2.3.2 auto 与指针结合起来使用：

2.4 使用auto的注意事项

3. 范围 for（C++11）

3.1 范围 for 的用法

3.2 范围 for 的使用条件

4. 指针空值 nullptr

4.1 C++ 98 中的指针空值

4.2 引入的nullptr

1. 内联函数

以前调用函数，需要建立栈帧，栈帧中要保留一些寄存器，结束后又要恢复。

这就可以看出这些都是有消耗的，对于频繁调用的小函数，有没有方法可以优化呢？

C语言可以用宏来优化，比如下面这个两数相加的函数，可以写一个宏代替

#include <iostream>
using namespace std;

int Add(int x, int y)
{
    int ret = x + y;
    return ret;
}

// 写一个两数相加的宏
#define ADD(X, Y) ((X) + (Y))//要注意（）的使用

int main(void)
{
    cout << "函数: " << Add(1, 2) << endl;
    cout << "宏: " << ADD(1, 2) << endl;
    // 写宏的技巧：记住宏原理是替换，你替换一下看看对不对
    // cout << "M: " << ((1) + (2)) << endl;

    cout << "宏: " << 10 * ADD(3, 4) << endl;
    return 0;
}

宏有时候用起来似乎比较复杂，也容易出错。设计C++的大佬就弄出了内联函数来解决。

1.1 内联函数的概念

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 ，

没有函数调用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。

语法：inline 数据类型 [函数名]

（就是在以前写的函数前面+inline）

#include <iostream>
using namespace std;
 
inline int Add(int x, int y) 
{
    int ret = x + y;
    return ret;
}
 
int main()
{
    cout << "内联函数: " << Add(1, 2) << endl;
 
    return 0;
}

1.2 内联函数的特性

内联函数的特性：以空间换时间，省去了调用函数的开销。

编译时 C++ 编译器会在调用内联函数的地方展开，是没有函数压栈的开销的。

（内联内敛，内部关联）

因为他会在编译的时候展开，所以代码很长。举个例子：

inline void func() 
{
    // 假设有10行代码
}

如果不展开，假设有1000个调用，编译后台就会有 10 + 1000 条指令。

如果展开，编译后台合计会有 10 * 1000 条指令，（所以内联函数适用于频繁调用的小函数）

这是一场以空间换取时间的交易。

因为没有了函数压栈的开销，所以能提高程序运行的效率。

注意事项：

① inline 既然是以空间换时间的做法，所以代码很长、循环或递归的函数不适宜成为内联函数。

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 函数的函数体内有循环或递归（指令长）等等，编译器优化时会忽略掉内联。

③ inline 申明和定义不建议分离，分离会导致链接错误。

内联函数会认为在调用的地方展开，导致不生成地址，链接就会找不到。

1.3 宏的优缺点和替代方法

优点：

① 宏可以增强代码的复用性

② 宏有助于提高性能

缺点：

① 宏调试起来很不方便（因为宏在程序预编译阶段进行替换）。

② 宏的大量使用可能会导致代码的可读性差，可维护性差，容易误用。

③ 宏没有类型安全的检查。

C++有哪些技术替代宏？（C++中基本不再建议使用宏）

1. 常量定义换用const enum

2. 短小函数定义换用内联函数（内联函数几乎解决了宏的缺点和兼具了宏的优点）

2. auto关键字（C++11）

2.1 改版前的auto

改版前的 auto 指的是在早期 C/C++ 中 auto 关键字的含义。

旧的含义：使用 auto 修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量。

遗憾的是，大家都懒得去用它。这是为什么呢？

auto int a = 0;   // 表示a是一个自动存储类型，会在函数结束后自动销毁。

当使用 auto 修饰后，表示 a 是一个自动存储类型，它会在函数结束以后自动销毁。

但是因为后来 C 把标准给改了，不加也是自动销毁：

这么一来，这个 auto 关键字就没有意义了，因为都是自动销毁。

auto：这就尴尬了，我的存在没有意义了，用和不用都一样。

2.2 改版后的auto

C++标准委员会觉得这 auto 也太尴尬了，我们得给它来一波加强。

为了缓解 auto 的尴尬，C++ 标准委员会把 auto 原来的功能给废弃了。

并赋予了 auto 全新的含义！

auto 现在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推导而得。

也就是说，它可以自动推导出数据的类型：

int a = 0;
auto c = a;  // C++11给auto关键字赋予了新的意义：自动推导c的类型

右边是什么，它就会推导出相应的类型

任何类型都可以实现，包括但不限于：

auto ch = 'A';
auto e = 10.11;
auto pa = &a;

为了方便测试，我们来打印一下对象的类型看看：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int a = 0;
    auto c = a;  // 自动推导c的类型
    auto ch = 'A';
    auto e = 10.01;
    auto pa = &a;
    // typeid - 打印对象的类型
    cout << typeid(a).name() << endl;
    cout << typeid(c).name() << endl;
    cout << typeid(ch).name() << endl;
    cout << typeid(e).name() << endl;
    cout << typeid(pa).name() << endl;
    return 0;
}

这时候可能有人会觉得，这一波操作好像也没啥意义啊，

直接写数据类型不香吗？ int c = a;

我们继续往下看~

2.3 auto 的使用场景

2.3.1处理很长的数据类型

在后面学完STL遇到这种场景，就能体会到 auto 的香了：

#include <iostream>
#include <map>
 
int main() 
{
    std::map<std::string, std::string> dict = {{"sort", "排序"}, {"insert", "插入"}};
    std::map<std::string, std::string>::iterator it = dict.begin();
    // 这个类型又臭又长，写起来太麻烦了。。。
    
    auto it = dict.begin();   // 可以改成这样，爽！
    //根据右边的返回值去自动推导it的类型，写起来就方便多了
 
    return 0;
}

2.3.2 auto 与指针结合起来使用：

auto 非常聪明，它在推导的时候其实是非常灵活的：

int main()
{
    int x = 10;
    auto a = &x;  // int*
    auto* b = &x; // int*
    auto& c = x;  // int
    return 0;
}

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。

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

2.4 使用auto的注意事项

①使用 auto 是必须要给值的！

int i = 0;
auto j; //报错
 
auto j = i;  必须给值！！

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

②auto 不能作为函数的参数

auto 不能作为形参类型，因为编译器无法对a的类型进行推导！

③auto 不能直接用来声明数组

④auto与指针和引用结合起来使用时：

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&

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。

auto 在实际中最常见的优势用法就是 C++11 提供的新式 for 循环，

还有 lambda 表达式等进行配合使用。我们可以继续往下看~

3. 范围 for（C++11）

在以前的C语言和 C++98 中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：

int main()
{
    int arr[] = { 1, 2,3,4,5 };
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  // 计算数组大小
    int i = 0;
    for (i = 0; i < sz; i++) 
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
 
    return 0;
}

对于一个有范围的集合而言，让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。

语法： for ( auto 变量名 : 数组)

for 循环后的括号由冒号分为两部分：

第一部分：范围内用于迭代的变量

第二部分：表示被迭代的范围

3.1 范围 for 的用法

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for (auto e : arr)
    {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

是不是很方便，范围for就相当于一个语法糖（方便（甜））

我们试着使用范围 for，把数组中的每个值 +1 （1 2 3 4 5 → 2 3 4 5 6）

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for (auto& e : arr)//注意这里要用引用，不能用指针
    {
        e++;
    }

    for (auto e : arr)
    {
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

注意事项：范围for和普通循环类似，

可以用 continue 来结束本次循环，也可以用 break 来跳出整个循环。

3.2 范围 for 的使用条件

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；

对于后面学的类而言，应该提供 begin 和 end 的方法，begin 和 end 就是 for 循环迭代的范围。

错误演示：下面的代码就是 for 循环范围不确定！

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

里传递过来的是数组的首元素地址，并不是数组，它会不知道范围是多少，所以会报错。

后面学的迭代的对象要实现 ++ 的操作

（关于迭代器这个问题，后面会讲，现在了解一下留个印象即可）

4. 指针空值 nullptr

4.1 C++ 98 中的指针空值

在良好的 C/C++ 变成习惯中，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，我们就需要手动给它置为空。

在之前的C语言教程里，我们都是用 NULL 来解决的：

#include<iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
    // C++ 98/03
    int* p = NULL;//其实相当于int* p = 0;
    return 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：

#ifndef NULL

#ifdef __cplusplus

#define NULL 0

#else

#define NULL ((void *)0)

#endif

#endif

4.2 引入的nullptr

正如之前所说，NULL 其实是一个宏：

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，在使用空值和指针时，都不可避免地会遇到一些麻烦，比如：

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

该程序的本意是想通过 Func(NULL) 调用指针版本的 Func(int*) 函数，

但是由于 NULL 被定义成0，这么一来就不符合程序的初衷了。

在 C++98 中，字面常量 0 既可以是一个整型数字，也可以是无类型的指针 (void*) 常量，

但是编译器默认情况下会将其看成一个整型常量，如果要将其按照指针方式来使用，

必须对其进行强制类型转换 (void*)0 。

后来C++11引入了指针空值 nullptr 就缓解了这一尴尬现象。

C++ 空指针推荐使用 nullptr 来处理