【C++】内联函数与快速读入read函数（整型）

前言

在学习C++的过程中，在很多的题解中都发现了利用read来实现快速读入的功能，今天，我们就来学习一下快速读入这个函数，并顺带着学习一下内联函数

内联函数

在学习read函数之前，我们先来学习一下内联函数

引入

我们都知道，函数在分类上可以分为主调函数和被调函数，main函数就是主调函数，是调用其他函数的函数，在C程序中mian函数就是主调函数、
而像bubble_sort这些其他的函数就称为被调函数，他们都被主调函数调用

在程序执行的时候，都是先执行主调函数，再执行被调函数，而当程序在执行被调函数，主调函数是停止的、不执行的，（此处可以借助调试时，按ctrl + fn + F11进入被调函数内部 来进行理解），当执行完被调函数，程序再继续执行刚才主调函数中停止时后面的部分，

我们都知道，函数调用是需要做一些准备的，
首先，程序要在栈中开辟出足够大的空间，先将实参、局部变量、返回地址以及若干寄存器都存储在其中，
然后，才能执行函数体中的代码；
最后，函数体中的代码执行完毕后还要清理现场，也就是释放内存，将之前压入栈中的数据都出栈，才能接着执行函数调用位置以后的代码。

此处可以参考我的另一篇文章函数栈帧的创建和销毁，可能会有助于理解函数调用的过程

经过上面的介绍，相信大家可以理解一件事：
当函数体很庞大时，其准备所需的时间就可以忽略不计，
而当函数体只有一两条语句时，其准备所需的时间就不可忽略，一旦这个简单的函数要调用很多次，那在时间上和空间上都是一种浪费，

此时，人们就想，能不能设计一种函数，当它结束调用时不释放它在内存中开辟的空间，此时，就出现了内联函数

定义

为了消除函数调用的时空开销，也就是更快速
C++ 中提供一种提高效率的方法，即在编译时将函数调用处用函数体替换，
类似于C语言中的宏展开。
这种在函数调用处直接嵌入函数体的函数称为内联函数（Inline Function），又称内嵌函数或者内置函数。

使用

下面，通过一个简单的例子来介绍内敛函数如何使用

例子

使用内联函数创建一个函数，功能是交换两个数

#include

using namespace std;

inline void swap(int* a, int* b)
{
	int tmp = *b;
	*b = *a;
	*a = tmp;
}

int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	cout << a << endl << b << endl;
	swap(&a, &b);
	cout << a << endl << b << endl;

	return 0;
}

使用内联函数，需要在函数定义的开头使用inline关键字

注意

在函数声明处写inline是无意义的，编译器会自动忽略掉他

内联函数的使用情况

因为在函数调用完成后，不会销毁它在内存中开辟的空间
所以，实际上编译后的程序中是存在着多份相同的内容拷贝

所以，当内联函数的函数体很大时，编译后的程序也非常大
所以再次强调，一般只将那些短小的、频繁调用的函数声明为内联函数。

内联函数与宏定义

宏定义的函数不仅存在运算优先级的问题，并且也不可调试

相较于宏定义的直接替换，内联机制既具备宏代码的效率，又增加了安全性，而且可以自由操作的类的数据成员，所以应该尽量使用内联函数来取代宏代码。

read函数

学习完了内联函数，接下来我们来学习快速读入：read函数

基本思路

读取字符

既然是读取数据，并且是一个一个的读取，那么我们肯定会用到getchar来读取字符

设置条件

其次，我们对于要输入的数据肯定是有一定的要求的，不能什么数据都传输进来，
所以我们就要都传入的数据进行判断，看其是否满足我们的条件

代码实现

下面，我们提供两种实现方法

简单版本

inline long long read()
{
	char cc = getchar();//读取第一个字符
	long long f = 1;//f用于判断符号正负
	long long ans = 0;//ans用于控制数字

	while (cc < '0' || cc>'9')
	{
		if (cc == '-')
		{
			f = -1;
		}
		cc = getchar();
	}

	while (cc >= '0' && cc <= '9')//遇到空格，则这个整形数据读取结束
	{
		ans = (ans * 10) + (cc - '0');
		cc = getchar();
	}

	return f * ans;
}

优化版本

当然，我们也可以通过位运算来优化上面这个解法，毕竟而我们都知道位运算比乘除法的运行速率要快

inline long long read()
{
	char cc = getchar();
	long long f = 1;
	long long ans = 0;
	while (cc < '0' || cc>'9')
	{
		if (cc == '-')
		{
			f = -1;
		}
		cc = getchar();
	}

	while (cc >= '0' && cc <= '9')
	{
		ans = (ans << 1) + (ans << 3) + (cc - '0');//向右移动一位是乘以2
		cc = getchar();
	}

	return f * ans;
}

练习题

下面，还是给出一道练习题，方便大家理解

题目：A+B problem

题目描述：输入一个正整数n，表示有n个数，接下来再输入n个数。计算它们的和。

样例输入：

20 233 222 2334 123 654 2345 235 2345 321 357 123 45 65 346 76 456 778
-123 -20 -1000

样例输出：

9915

示例代码

#include
#include

using namespace std;

inline long long read()
{
	char cc = getchar();
	long long f = 1;
	long long ans = 0;
	while (cc < '0' || cc>'9')
	{
		if (cc == '-')
		{
			f = -1;
		}
		cc = getchar();
	}

	while (cc >= '0' && cc <= '9')
	{
		ans = (ans << 1) + (ans << 3) + (cc - '0');
		cc = getchar();
	}

	return f * ans;
}

int main()
{
	long long ans = 0;
	int n = read();
	int a = 0;
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		a = read();
		ans += a;
	}
	cout << ans << endl;

	return 0;
}

结语

好的，关于内联函数和read函数的介绍和学习到这里就结束了，希望对你有帮助，我们下篇文章见~