【C++】内联函数、auto关键字、基于范围的for循环、指针空值nullptr
樊梓慕：个人主页
个人专栏：《C语言》《数据结构》《蓝桥杯试题》《LeetCode刷题笔记》《实训项目》《C++》
每一个不曾起舞的日子，都是对生命的辜负
目录
前言
1.内联函数
1.1概念
1.2特性
2.auto关键字
2.1类型别名思考
2.2auto简介
2.3auto的使用细则
2.4auto不能使用的场景
3.基于范围的for循环
3.1范围for的用法
3.2范围for的使用条件
4.指针空值nullptr
前言
本篇文章是进入类和对象学习的前一课，也是最后一些与大家交代的C++入门知识，大家可以收藏下方便记忆。
欢迎大家收藏以便未来做题时可以快速找到思路，巧妙的方法可以事半功倍。
=========================================================================
GITEE相关代码：fanfei_c的仓库
=========================================================================
1.内联函数
1.1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。
观察一些普通函数的汇编代码：
那我们学习过函数栈帧的同学肯定非常熟悉，这里去call到add的地址。
那内联函数存在的意义就是省略掉这个过程，给程序运行提速。
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。
我们来看看如何查看这一过程
查看方式：
- 在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add。
- 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)。
1.2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、频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性。
下图为《C++prime》第五版关于inline的建议：
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。
比如：
// F.h
#include
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 f(int)" (?
//f@@YAXH@Z)，该符号在函数 _main 中被引用 【面试题】
宏的优缺点？
优点：
1.增强代码的复用性。
2.提高性能。
缺点：
1.不方便调试宏。（因为预编译阶段进行了替换）
2.导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。
3.没有类型安全的检查 。
C++有哪些技术替代宏？
1. 常量定义 换用const enum
2. 短小函数定义 换用内联函数
2.auto关键字
2.1类型别名思考
随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，经常体现在：
- 类型难于拼写
- 含义不明确导致容易出错
#include
#include std::map
#include
#include 使用typedef给类型取别名确实可以简化代码，但是typedef有会遇到新的难题：
typedef char* pstring;
int main()
{
const pstring p1; // 编译成功还是失败？
const pstring* p2; // 编译成功还是失败？
return 0;
}分析：
- const pstring p1;：这行代码定义了一个名为 p1 的常量指针，指向 char 类型的数据。这意味着 p1 是一个常量指针，指向的数据是不能修改的。编译器会发出警告，因为 p1 是一个常量指针，但是没有指定它指向的数据是一个常量。
- const pstring* p2;：这行代码定义了一个名为 p2 的指针，指向 pstring 类型的常量指针。这意味着 p2 是一个指向常量指针的指针。编译器不会发出警告，因为 p2 是一个指针，只是指向 pstring 类型的常量指针。
需要注意的是，虽然编译器可能会警告或报错，但实际的编译结果可能会因编译器的不同而有所差异。这是由于不同的编译器对于 const 修饰符的处理方式可能有所不同。
总之，根据代码的定义和使用情况，编译结果可能会有警告或错误，具体取决于编译器的实现。建议在使用typedef时，确保定义和使用的一致性，并遵循编译器的警告和错误提示。
即在编程时，常常需要把表达式的值赋值给变量，这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的类型。然而有时候要做到这点并非那么容易，因此C++11给auto赋予了新的含义。
2.2auto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，大家可思考下为什么？
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 TestAuto()
{
return 10;
}
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
cout << typeid(d).name() << endl;
//auto e; 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;
}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。
2.3auto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&。
比如：
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;
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。
比如：
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
}2.4auto不能使用的场景
1.auto不能作为函数的参数，返回值。
// 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)
{}2. auto不能直接用来声明数组。
void TestAuto()
{
int a[] = {1,2,3};
auto b[] = {4，5，6};
}3. 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。
4. 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。
5.auto真正的意义：定义对象时，类型较长，用auto比较方便。
3.基于范围的for循环
3.1范围for的用法
在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：
void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
array[i] *= 2;
for (int* p = array; p < array + sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++p)
cout << *p << endl;
}对于一个有范围的集合而言，由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。
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 };
for (auto& e : array)//想要修改数组中的值，加引用&，这里不能用指针！
e *= 2;
//依次取数组中数据赋给e，自动++，自动判断结束
for (auto e : array)//可用实际类型，但推荐使用auto
cout << e << " ";
return 0;
}注意：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。
3.2范围for的使用条件
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。
注意：以下代码就有问题，因为for的范围不确定
void TestFor(int array[])//传参得到数组首元素地址，不是数组！
{
for (auto& e : array)//所以不确定范围
cout << e << endl;
}2.迭代的对象要实现++和==的操作。(关于迭代器这个问题，以后会讲，现在提一下，没办法讲清楚，现在大家了解一下就可以了)
4.指针空值nullptr
在良好的C/C++编程习惯中，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，我们基本都是按照如下方式对其进行初始化：
void TestPtr()
{
int* p1 = NULL;
int* p2 = 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，在使用空值的指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦，比如：
void f(int)
{
cout << "f(int)" << endl;
}
void f(int*)
{
cout << "f(int*)" << endl;
}
int main()
{
//调用第一个函数
f(0);
//同样调用第一个函数，但此时就有歧义了，可能程序员想的是NULL此时为空指针
f(NULL);//可能程序员像调用第二个函数就只能用下面的方法了
//调用第二个函数
f((int*)NULL);
return 0;
}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。
注意：
- 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。
- 在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
- 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。
马上就进入类和对象的学习啦
=========================================================================
如果你对该系列文章有兴趣的话，欢迎持续关注博主动态，博主会持续输出优质内容
博主很需要大家的支持，你的支持是我创作的不竭动力
~ 点赞收藏＋关注 ~
=========================================================================