👉内联函数👈
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。
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。
如果有一个被频繁调用的小函数,每次调用都需要建立栈帧,开销就会比较大。所以可以在函数前面加上 inline 关键字将其改成内联函数。如果是C语言的话,我们可以将这个小函数改成宏来优化,减少建立栈帧的消耗。那为什么编译宏呢?因为宏不能调试,没有类型安全检查且容易写错。我们通过一下的代码来回顾一下宏容易出错的地方。
#include <stdio.h> #define ADD(x, y) ((x) + (y)) int main() { // 不能加分号 if (ADD(1, 2)) { } // 不加外层括号 ADD(1, 2) * 3; // 不加内层括号 // 优先级问题 int a = 1; int b = 2; ADD(a | b, a & b); return 0; }
查看方式
- 在release模式下,查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add
- 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,一下为 vs2013 的设置方式)
设置好后,我们再来看一下其对应的汇编代码。我们就可以发现内联函数确实不会建立函数栈帧。如下图:
特性
inline 是一种以空间(编译出来可执行程序的大小)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。
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。下图为《C++prime》第五版关于inline的建议:
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。
为什么内联函数的代码过长时,内联函数不会展开呢?假设内联函数的指令有 30 条,并且该函数被调用了 10000 次。如果内联函数展开了,那么将会有 30W 行指令;如果内联函数没有展开,那么将会有 10030 行指令。这时候,如果内联函数展开的话,就会导致代码膨胀的问题。指令的多少会影响可执行程序的大小,也就是安装包的大小。
inline 不支持声明和定义分类
// Test.h #pragma once #include <iostream> using namespace std; inline int fun(); // Test.cpp #include "Test.h" inline int fun() { int a = 10 + 20; return a; } // main.cpp #include "Test.h" int main() { int ret = fun(); cout << ret << endl; }
为什么内联函数的声明和定义分离时会出现链接错误呢?链接过程主要做的是把多个目标文件(.o文件)和链接库进行链接,然后生成可执行程序a.out。在这个过程主要做的是合并段表以及符号表的合并和重定位。如果函数加上inline 修饰时,那么该函数的地址就不会被添加到符号表中。如果我在main.cpp文件中调用了fun函数,且main.cpp文件只有fun函数的声明,没有fun函数的定义,也就是没有fun函数的地址。那么就要在链接的合并符号表时找出fun函数的地址,但是fun函数被 inline 修饰了,其地址没有添加到符号表中。所以就找不到fun函数的地址,就出现了链接错误。所以,内联函数的声明和定义不能够分离。
注意:如果函数用 inline 修饰,那么函数的地址就不会进符号表,不管函数的代码是否过长。
👉auto关键字(C++11)👈
类型别名
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。
比如:下面的代码中it的类型名是不是非常地长,写起来容易出错。
#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; }
那么 C++11的标准就阴影里一个小语法,就auto关键字能够自动推导变量的类型。见下方的代码:
#include <string> #include <map> int main() { std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} }; auto it = m.begin(); while (it != m.end()) { //.... } 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
关键字赋予了新的含义。
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。
在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。
#include <iostream> using namespace std; 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”,编译器在编译时会将auto替换为变量实际的类型。
注:typeid().name能将变量的类型转换成字符串。