【C++】入门C++(下)

前言

本篇博客是C与C++过渡的最后一篇博客,从下一篇博客开始,我们就要进入类和对象的学习

本篇博客要分享的东西包括内联函数,auto关键字,基于范围的for循环和指针空值nullptr

废话不多说,开始今天的内容~

内联函数

首先,我们需要知道,为什么我们需要这个内联函数,这是因为在原来我们调用一个小函数(比如交换函数Swap),如果我们需要频繁的调用,每次都要开辟函数栈帧,就会影响运行的效率,所以在C语言中,我们会使用到宏函数,然而宏函数写起来比较复杂,难理解,又不方便调试,所以在C++中,我们需要引入内联函数这个概念

下面我们就来了解一下内联函数的概念及其特性吧~

1.概念

以inline修饰的函数叫做内联函数

编译时C++编译器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

如何判断函数有没有展开,我们可以看看汇编代码

如果有call Add,说明没有展开
 

不过VS在debug模式下默认不展开,我们可以进行一下设置

1.选择属性

2.将常规这里的调试信息格式改为 程序数据库

3.将优化这里的内联函数扩展改为 只适用于 _inline

然后点击应用,确定就可以在debug下展开了

我们可以看一下此时的汇编代码:

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,如果一个频繁调用的函数不用每次都开辟函数栈帧,就可提高程序运行效率

2. inline对于编译器而言仅仅只是一个建议,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)、
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
对于第三点,我们看下面的代码:

// F.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);

// F.cpp
#include "F.h"
void f(int i)
{
cout << i << endl;
}

// Test.cpp
#include "F.h"
int main()
{
f(10);
return 0;
}

之所以会发生链接错误,这是因为inline被展开,就没有函数地址了,链接就会找不到

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(枚举)
2. 短小函数定义 换用内联函数
 

好,看完了什么是内联函数,我们下面再补充几个小语法

auto关键字(C++11)

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:
1. 类型难于拼写
2. 含义不明确导致容易出错
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


auto的简介

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(a).name() << endl;
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
cout << typeid(d).name() << endl;

return 0;
}

注意:使用auto定义变量时必须对其进行初始化,比如:auto e; 无法通过编译

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

使用规则

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&
 

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
 

void TestAuto()
{
auto a = 1, b = 2;
auto c = 3, d = 4.0; 
}

这里代码会编译失败,因为c和d的初始化表达式类型不同

不能推导的场景

1. auto不能作为函数的参数
 

void TestAuto(auto a)
{
//...
}

这里的代码会编译失败,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

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提供的范围for循环,还有
lambda表达式等进行配合使用。
 

下面我们就来看一下auto 用起来比较好用的语法:范围for循环

基于范围的for循环(C++11)

范围for的语法
在以前我们要遍历一个数组,我们可能会这样写:

void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };

for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); p++)
    cout << *p << " ";
}

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。(这其实跟python的写法很像)

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
然后我们就可以将上面的代码改写为下面的代码:

void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };

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

Tips: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

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;
我们看一下下面的代码:

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

这段代码就有问题,因为数组不支持传参 ,如果这样传,array相当于一个指针而不是数组

指针空值nullptr(C++11)

C++98中的指针空值
 

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 i)
{
cout<<"f(int i)"<<endl;
}

void f(int* p)
{
cout<<"f(int* p)"<<endl;
}

int main()
{
 f(0);
 f(NULL);


 return 0;
}

我们是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*p)函数(即上面的第二个函数),但是由于NULL被定义成0,这与程序的初衷相悖

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,如果要将其调用上面的第二个函数必须对其进行强转(int*)0

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

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NULL时建议最好使用nullptr,不要使用NULL了
 

结语

好啦,对于C++入门的内容就先写到这里吧

如果文中分析,题解代码有不足的地方欢迎大家在评论区讨论和指正

下一篇博客是类和对象   希望大家支持~

让我们在接下来的时间里一起学习,一起进步吧~

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