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[开发工具]<初识C++(3)>《C++初阶》

目录

7. 内联函数

问题引入:?

?1.实现Add的宏,并验证是否正确

2.频繁调用短小函数,需要不断建立、销毁栈帧

7.1 概念

7.2 特性

【面试题】

1.宏的优缺点?

2.C++有哪些技术替代宏?

8. auto关键字(C++11)

8.1 auto简介

8.2 auto的使用细则

8.3 auto不能推导的场景

9. 基于范围的for循环(C++11)

9.1 范围for的语法

9.2 范围for的使用条件

10. 指针空值nullptr(C++11)

10.1 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:

后记:●由于作者水平有限,文章难免存在谬误之处,敬请读者斧正,俚语成篇,恳望指教!? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ——By 作者:新晓·故知


7. 内联函数

问题引入:?

?1.实现Add的宏,并验证是否正确

//实现Add的宏,并验证是否正确
//验证方法:将调用替换以下即可验证
#define ADD(x,y) ((x)+(y))
int main()
{
	ADD(1, 2);
	return 0;
}

2.频繁调用短小函数,需要不断建立、销毁栈帧

总结:C++通过引入内联函数(inline)解决C语言中宏有关的机制不便等问题。

1.宏函数晦涩难懂,容易写错

2.不支持函数

7.1 概念

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。

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:
1. release 模式下,查看编译器生成的汇编代码中是否存在 call Add
2. 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)
//举例:频繁调用短小函数,需要不断建立、销毁栈帧
inline int Add(int x, int y)
{
	int z = x + y;
	return z;
}

int main()
{
	Add(1, 2);
	Add(1, 2);
	Add(1, 2);
	Add(1, 2);
	Add(1, 2);
	Add(1, 2);
	return 0;
}

7.2 特性

1. inline 是一种 以空间换时间 的做法,省去调用函数额开销。所以 代码很长 或者有 循环 / 递归 的函数不适宜使用作为内联函数。
2. 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 的函数体内有循环 / 递归等等,编译器优化时会忽略掉内联。
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
// F.h
#include <iostream>
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】

1.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 。

2.C++有哪些技术替代宏

1. 常量定义 换用 const
2. 函数定义 换用内联函数

8. auto关键字(C++11)

8.1 auto简介

在早期 C/C++ 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();
	auto e = &a;

	//使用typeid().name()打印变量类型
	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	cout << typeid(d).name() << endl;
	cout << typeid(e).name() << endl;


	//auto f; 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 。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

8.2 auto的使用细则

1. auto与指针和引用结合起来使用

auto声明指针类型时,用autoauto*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;

	//使用typeid().name()打印变量类型
	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 ; // 该行代码会编译失败,因为 c d 的初始化表达式类型不同
}

8.3 auto不能推导的场景

?1. 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 )
{}

?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也不能做返回值

9. 基于范围的for循环(C++11)

9.1 范围for的语法

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;
}
int main()
{
	TestFor();
	return 0;
}

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

?

int main()
{
	//范围for,依次自动取array中的数据,赋值给e,自动判断结束
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (auto& e : array)
	{
		e *= 2;
	}	
	for (auto e : array)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	
	for (auto& e : array)
	{
		e /= 2;
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	for (auto e : array)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

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

9.2 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 end 的方法,begin 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 [])
{
for ( auto & e : array )
cout << e << endl ;
}

?2. 迭代的对象要实现++==的操作

10. 指针空值nullptr(C++11)

10.1 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。
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:
1. 在使用 nullptr 表示指针空值时,不需要包含头文件,因为 nullptr C++11 作为新关键字引入的
2. C++11 中, sizeof(nullptr) 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

后记:
●由于作者水平有限,文章难免存在谬误之处,敬请读者斧正,俚语成篇,恳望指教!
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ——By 作者:新晓·故知

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