【C++】入门基础知识详解（二）

目录

一、内联函数

1、概念

2、特性

3、内联函数与宏的优缺点

二、auto关键字(C++11)

  1、auto 简介

  2、auto的使用细则

    2.1 auto与指针和引用结合起来使用

    2.2 在同一行定义多个变量

  3、auto不能推导的场景

    3.1 auto 不能作为函数的参数

    3.2 auto 不能直接用来声明数组

三、基于范围for循环(C++11)

  1、范围for的语法

  2、范围for的使用条件

    2.1 for循环迭代的范围必须是确定的

四、指针空值nullptr(C++11)

  1、C++98中的指针空值

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一、内联函数

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，没有函数调用建立栈帧的开销，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)

2、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、且频繁调用的函数采用 inline 修饰，否则编译器会忽略 inline 特性。
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。

3、内联函数与宏的优缺点

  内联函数和宏的区别在于：宏是由预处理器对宏进行替换的，而内联函数是通过编译器控制实现的，宏是在预处理阶段进行替换，内联函数是在编译阶展开的。而且内联函数是真正的函数，只是在需要用到的时候内联函数像宏一样的展开，所以取消了函数的参数压栈，减少了调用的开销。所以可以像调用函数一样来调用内联函数，而不必担心会产生像宏出现的问题。

  在c语言中，用宏（#define）写函数，会优化，没有栈帧的消耗，适合频繁调用小函数。但是宏是有些缺陷的。C++中用内联函数、const修饰的常量、enum来代替宏.

C++中替换宏的办法：

1. 常量定义 换用const 、enum。
2. 短小函数定义换用内联函数。

内联函数的优缺点？

优点：

1. 因为内联函数是函数，函数参数有类型，因此在编译阶段会进行参数类型检测，安全性更高；
2. 内联函数在编译阶段已经展开，少了函数的调用，提高函数的运行效率；
3. 内联函数不用像宏函数那样到处加括号，实现起来更简单；
4. Debug模式下默认不会展开，可以进行调试，也可以通过对编译器设置来验证到底是否展开；
5. 不会有副作用。

缺点：

1. 每个使用内联函数的位置几乎都会被展开，会造成代码膨胀。

宏的优缺点？

(1) 宏常量的优缺点

优点：

1. 一改全改，降低出错概率，提高代码的可读性。

缺点：

1. 在预处理节点进行替换，不会进行类型检测，代码安全性低。

(2) 宏函数的优缺点

优点：

1. 不是函数，少了函数调用的开销，提高程序的运行效率；
2. 可少些一些代码，因为宏函数可以封装多条语句；
3. 可提高代码的可读性。

缺点：

1. 宏函数预处理阶段被替换，不会进行类型的检测，代码安全性低；
2. 宏函数不能进行调试(因为在预编译阶段进行了替换)；
3. 容易出错，宏函数的每一部分都需要加上括号；
4. 每个宏函数的位置都会被展开，会造成代码的膨胀；
5. 宏函数可能会有副作用。

二、auto关键字(C++11)

  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。 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。

int TeTestAuto()
{
	return 10;
}
int main()
{
	int a = 10;
	auto b = a;//此时编译器会根据 a 的类型来对 b 的类型进行推导为 int
	auto c = 'a';
	auto d = TeTestAuto();
    auto e = &a;

	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	cout << typeid(d).name() << endl;
    cout << typeid(e).name() << endl;
    return 0;
}

 typeid(变量名).name()能打印变量的类型。

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。

  2、auto的使用细则

    2.1 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 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;

    2.2 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

    3.1 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)
{}

    3.2 auto 不能直接用来声明数组

void TestAuto()
{
    int a[] = {1,2,3};
    auto b[] = {4，5，6}; //编译会失败
}

  还有两种场景就是：(1). 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；(2)  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。

三、基于范围for循环(C++11)

  1、范围for的语法

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。这样的话在遍历整个集合来说就不需要说明所循环的范围。

void Test()
{
    int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for (auto& e : arr)//要改变数组的值，需要使用引用
        e *= 2;

    for (auto e : arr)
        cout << e << " ";
}

  2、范围for的使用条件

    2.1 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。

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

 注意：上面代码就有问题，因为 for 的范围不确定。

四、指针空值nullptr(C++11)

  1、C++98中的指针空值

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。

void f(int)
{
	cout << "f(int)" << endl;
}
void f(int*)
{
	cout << "f(int*)" << endl;
}
//这里函数重载，但结果都是f（int）
//C++中，NULL被定义为0，这也不知道为什么是个错误不太好
int main()
{
	f(0);
	f(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。

   因此，C++11中打了一个补丁，用 nullptr 来代替 NULL 。

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。

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