【与C++的邂逅之旅】--- 内联函数 && auto关键字 && 基于范围的for循环 && nullptr

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博主专栏:
💡 与C++的邂逅之旅
💡 数据结构之旅


上篇我们了解了函数重载和引用,我们继续学习有关C++的一些小语法— 内联函数,auto关键字,基于范围的for循环以及 nullptr,请放心食用 ~

🏠 内联函数

void Swap(int* x,int* y)
{
      int temp = *x;
      *x = *y;
      *y = temp;
}

这个函数不陌生吧,我们在实现排序算法时经常要用,可你是否想到 一个问题,但我们排序的数据量较大时,我们会反复调用这个函数,不断创建函数栈帧,这会是一笔不小的开销,那有什么方法解决呢?

  • C语言解决方法
//宏函数解决
#define Swap(a,b,type) {type temp = *a ; *a = *b ; *b = temp;}
int main()
{
	int x = 0;
	int y = 1;
	Swap(&x, &y, int);
	cout << x << y << endl;
	return 0;
}
//但也有缺陷 --- 比如无法进行调试,没有严格的类型安全检查等,容易写错不建议。

那C++中是否有更好的解决方法呢?这里就来介绍我们的内联函数

📒 内联函数概念

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。

void Add(int x, int y)
{
	cout << x + y << endl;
}
inline void Add(int x, int y)
{
	cout << x + y << endl;
}

我们转到反汇编观察下细节在这里插入图片描述
可以观察到,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
    注意 在vs的debug版本下,inline修饰的默认不展开,因为这样便于调试,需要进行设置;而release版本展开

那 debug 版本下,怎么设置呢?请看下图
在这里插入图片描述

📒 内联函数特性/注意点

  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只是给编译器的一个建议,也就是说如果函数代码规模过大,编译器可以选择忽略这一特性不同编译器关于inline实现机制可能不同
    在这里插入图片描述
    我们可以观察到,在这里编译器直接不展开了

  3. 内联函数声明和定义不能分离,因为此时函数展开没有地址会发生链接错误;也可以选择在头文件直接定义

总结:内联inline适合给优化规模较小,流程直接,频繁调用的函数使用

🏠 auto关键字

📒 auto新用法

我们知道在C语言中一般使用auto修饰的表示该局部变量在该代码块有效,auto修饰的变量,是具有自动存储器的局部变量,但一般省略没什么人使用。

C++11中赋给了auto新的生命力,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 a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
cout << typeid(b).name() << endl;//输出int
cout << typeid(c).name() << endl;//输出char
cout << typeid(d).name() << endl;//输出int

1.typeid是用来帮助我们查看一个对象的类型的
2.auto定义的变量必须初始化
3.auto相当于一个类型的占位符,编译器在编译时会将auto替换为实际类型

📒 auto使用细则

  • auto与指针和引用结合起来使用
    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;

注意:auto后面加*就只能用指针给它赋值 ; 用auto声明引用类型必须加&

  • 在同一行定义多个变量
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
}

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不能推导的场景

  • 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)
{}
  • auto不能直接用来声明数组
void TestAuto()
{
    int a[] = {1,2,3};
    auto b[] = {456};
}

总结:auto会自动推导类型,可以用来替代写起来长的类型,以此简化代码。

🏠 基于范围的for循环

📒 范围for的语法

void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for(auto& e : array)
     e *= 2;
for(auto e : array)
     cout << e << " ";
return 0;
}

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

注:
1.范围for循环只能从头到尾遍历
2.解释:范围for是自动取数组中的值,赋值给e变量,自动++,自动判断结束
3.这里的e变量用auto推导类型比较方便,也可以写具体类型
4.循环过程改变不了数组中的值,这时可以使用引用auto & e.

📒 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。

void TestFor(int array[])
{
    for(auto& e : array)
        cout<< e <<endl;
}
//此时范围不确定

2.迭代的对象要实现++和==的操作。

🏠 nullptr

📒 C++98中的指针空值

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()
{
 f(0);
 f(NULL);
 f((int*)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。

这里就引入了新的关键字nullptr

📒 nullptr

  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

本次分享到这里就结束了,不妨来个一键三连呀 ! ! !

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