开发: C++知识库 Java知识库 JavaScript Python PHP知识库人工智能区块链大数据移动开发嵌入式开发工具数据结构与算法开发测试游戏开发网络协议系统运维
教程: HTML教程 CSS教程 JavaScript教程 Go语言教程 JQuery教程 VUE教程 VUE3教程 Bootstrap教程 SQL数据库教程 C语言教程 C++教程 Java教程 Python教程 Python3教程 C#教程
数码: 电脑笔记本显卡显示器固态硬盘硬盘耳机手机 iphone vivo oppo 小米华为单反装机图拉丁

-> C++知识库 -> inline、auto(C++11)、范围for(C++11)、nullptr(C++11) -> 正文阅读

[C++知识库]inline、auto(C++11)、范围for(C++11)、nullptr(C++11)

学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始！

🍀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，没有函数压栈的开销，内联函数提升程序运行的效率。

1.2.内联函数能提高效率

为什么展开了就能提高程序运行效率呢？
如果我们频繁去调用一个Add函数。
在这里插入图片描述

假设我们调用了10次，那么我们就要建立一大堆栈帧，要保存寄存器、要压参数、有的还要压返回值、进行一些汇编指令等等一系列的操作，很麻烦。有没有什么办法避免这些开销呢？

💓1.3.为什么C++要出inline

大家知道C语言是如何解决这个问题的吗？
C语言是用宏来解决的。ok，大家现在可以尝试写一个Add的宏(偷笑)。

// 实现ADD的宏
#define ADD(int x, int y) return x + y;
#define ADD(x, y) return x + y;
#define ADD(x, y) (x + y);
#define ADD(x, y) x + y

大家学习C++久了之后绝对会有人写出这样的代码，不是缺少括号导致运算时优先级错误，就是加分号多了一条空语句，甚至还把函数和宏的概念混淆了等等问题。
正确写法：

#define ADD(x, y) ((x)+(y))

其实验证自己写的宏是否正确，调用的时候替换一下就可以了。
在这里插入图片描述
现在大家知道为什么C++要出现inline了吗？
因为宏很难把握住，宏函数晦涩难懂，容易写错，宏还不支持调试，还没有类型安全的检查等等问题，inline很好地解决了这些问题。
inline怎么用？在函数的前面加一个inline就行了，此时函数就是内联函数，效果和宏函数一样，用起来是不是很爽。

inline int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

🍑1.4.inline如何支持调试？

其实inline函数在VS2019Debug版本下不会展开(在Release下才会展开)，怎么看函数有没有展开，只有汇编代码调用函数还是call函数地址就是没有展开。
在这里插入图片描述
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vs2019的设置方式)

在这里插入图片描述

🐾1.5.特性

Debug支持调试且不容易写错。
inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数产生的额外开销(建立栈帧)。所以代码很长(一般是10行，具体取决于编译器)或者有循环/递归的函数不适宜作为内联函数。
为什么代码很长不适宜作为内联函数？
假设函数有10行代码，而且你调用了1000次，那替换后是不是就是1000*10行，而不替换的话就是1000+10行(每次只有去call就可以了)，能感受出来吧。
inline对于编译器而言只是一个建议，编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内代码很长或者有循环/递归等等，编译器优化时会忽略掉内联。
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。

大家知道这里为什么会报这个链接错误吗？
.h的内联函数f的声明会在.cpp中展开，inline函数在符号表里不会产生地址，而且inline函数展开之后也不需要地址。解决方法：直接在.h文件里定义函数就行了。

🍁2.auto关键字(C++11)

🍒2.1 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，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。
在这里插入图片描述
注：typeid().name()可以显示变量的类型，大家记住这种用法就行。

💕2.2 auto的使用细则

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&
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
}

🐽2.3.auto不能推导的场景

auto不能作为函数的参数
auto作为函数的参数必须要调用函数的时候才能推导类型，如果我不调用，编译器怎么编译呢，怎么建立栈帧空间呢？所以就会产生问题。

// 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不能声明变量

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

auto不能直接用来声明数组

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

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。
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。

🍂2.3.auto在实际场景中的价值

类型很长时，懒得写，可以让他自动推导
其实我告诉大家，如果auto像我们上面那样玩是没有意义的。难道把变量写出auto就比把变量写成int、int*、float、char…就简单了吗？auto的意义其实体现在我们以后学的迭代器里。map、string是我们以后要学的容器，如果我们要去遍历dict就要用迭代器，而定义迭代器要写很长的一行代码(我们假设std没有引入)，用auto就很方便。代码看不懂没关系，博主以后会详细讲解的，这里只是演示auto在实际场景中的价值。
auto遍历数组
以前我们学习C语言时要遍历数组是不是用for循环来遍历呀。C++11可以用auto来遍历数组，它依次自动取array中的数据，赋值给e，自动判断结束。

🌱3.范围for循环(C++11)

🍊3.1.范围for的语法

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。
我们刚刚介绍auto的使用价值时，用了范围for循环来遍历了一个数组，那如果我要对数组的内容进行操作呢，怎么办？我们来试一下：
在这里插入图片描述

诶，怎么回事？我在这里不是除2了吗？为什么还是2,4,6,8,10…呢？
其实for (auto e : array)这句代码是把array中的每一个值依次赋值给e(e是array每个值的拷贝)，e的改变不会影响array数组。
解决方法：指定auto为引用，那么e依次就是array数组里每一个值的别名，实际上是同一块内存空间，这时e的修改就可以影响array数组。
在这里插入图片描述
注：范围for并没有指定变量必须用auto类型，用实际的类型也可以。但是我们写范围for都是习惯于用auto，因为不管数组是什么类型的，auto都可以适用且更加统一。

🍉3.2.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；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。因为array传参后就是指针了，不是数组或者说不是一个范围了。

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

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，现在大家了解一下就可以了)

🍈4.指针空值nullptr(C++11)

🌟4.1.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)
{
	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。
注意：