【C++ 初阶】内联 auto&范围for循环&指针空值

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【C++ 初阶】内联 auto&范围for循环&指针空值

1、 内联函数

语法

只需要在函数的最前面加一句 inline

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

inline int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

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

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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. 在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add 2. 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)

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1.2 特性

内联的缺点

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

//Debug 版本下默认不展开 -> 方便调式
//内联的缺点
inline int Add(int x, int y)
{
	int ret = x + y;
	return x + y;
}

inline int Add1(int a, int b) //当内联函数里面语句比较多 就不会展开
{
	int ret = a + b;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;

	return a + b;
}

​

函数展开看有没有 在反汇编出现 call

（注：汇编代码的打开方式：F10或Fn+F10进到调试模式–>对任意语句右键–>转到反汇编）

没有的话表示函数展开

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展开 ： 会导致编译可执行程序变大

1. inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数、建立栈帧的额外开销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。

但是如果代码很长（一般是10行左右，具体取决于编译器），或者有递归函数，就不适宜使用递归函数 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、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。因为inline被展开，就没有函数地址了，链接就会找不到

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

// 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

宏的优缺点？

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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

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2、auto关键字(C++11)

2.1 关键字类型别名思考

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： 1. 类型难于拼写 2. 含义不明确导致容易出错

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#include <string>
#include <map>
int main()
{
std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange",
"橙子" }, {"pear","梨"}.
std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();
while (it != m.end())
{
//....
}
return 0;
}

std::map<std::string, std::string>::iterator 是一个类型，但是该类型太长了，特别容易写错。聪明的同学可能已经想到：可以通过typedef给类型取别名，比如：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#include <string>
#include <map>
typedef std::map<std::string, std::string> Map;
int main()
{
	Map m{ { "apple", "苹果" },{ "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} };
		Map::iterator it = m.begin();
	while (it != m.end())
	{
		//....
	}
	return 0;
}

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：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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;
}

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

2.2 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。

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代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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。

2.3 auto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&

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2. 在同一行定义多个变量

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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。

2.4 auto不能推导的场景

1. auto不能作为函数的参数

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// 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

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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。

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3、基于范围的for循环(C++11)

3.1 范围for的语法

在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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。

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#include <iostream>
using namespace std;


int main()
{
	int a[] = {1,2,3,4,5};
	for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++)
	{
		cout << a[i] << endl;
	}
	cout << endl;

	// 范围 for 循环
	// 自动取数组a 中 ，赋值给e 
	// 自动++
	for (auto e : a)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	for (auto& e : a) //加引用之后会影响容器中的值
	{
		e /= 2;
	}
	for (auto e : a)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	for (int x : a) // 不是一定要用auto 
	{
		cout << x << " ";
	}

	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

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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

2. 迭代的对象要实现++和==的操作

3、不支持传参

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4. 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：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

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：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

#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：

​

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： 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

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。 原始发表：2024-07-30，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除前往查看autofor循环函数指针c++

本文标签： C 初阶内联 autoamp范围for循环amp指针空值