C++入门篇(二)(下)

简介: C++入门篇(二)

二、内联函数


2.1 什么是内联函数?


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,内联函数能够提升程序运行的效率。


不使用内联函数:



使用内联函数:



2.2 内联函数的特性


  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,代码膨胀。优势:少了调用开销,提高程序运行效率。


  1. 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、频繁调用的函数采用inline修饰,否则编译器会忽略inline特性。即一个函数是否为内联函数最终取决于编译器。


  1. 建议 inline 的声明和定义不分离,分离会导致链接错误。因为inline在编译时是被展开的,没有函数地址进符号表,链接就会找不到。



2.3 内联函数和宏对比


宏的优缺点?


优点:


  1. 增强代码的复用性。


  1. .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)


  1. 导致代码可读性差,可维护性差,容易误用。


  1. 没有类型安全的检查 。


C++有哪些技术可以替代宏?


  1. 常量定义 换用const enum


  1. 短小函数定义 换用内联函数


三、auto关键字


3.1 auto关键字的介绍


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


  1. 含义不明确导致容易出错


例如:


int main()
{
  map<string, string> dict;
  //当我们需要使用迭代器时
  //std::map<std::string, std::string>::iterator迭代器是一个类型,
  //这未免也太长了,所以在写的时候不仅难写,还容易出错
  std::map<std::string, std::string>::iterator it = dict.begin();
  return 0;
}


由于在写程序的时候有些类型实在是太长了,所以在C++中给auto赋予了新的含义。


其实在早期就存在auto这个关键字,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: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。



需要注意的是: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关键字并非是一种“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。


3.2 auto关键字的使用细则


一、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&


int main()
{
  int a = 10;
  //这里的auto会被推导为int*
  auto pa1 = &a;
  //这里的auto会被推导为int
  auto* pa2 = &a;
  //auto推导引用必须带上&
  auto& b = a;
  return 0;
}


二、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。



三、auto不能推导的场景


1、 auto不能作为函数的参数。



2、auto不能直接用来声明数组。



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C++11提供的新式for循环,还有lambda表达式等进行配合使用。


四、 基于范围的for循环(C++11引入)


4.1 范围for的用法


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明显是多余的,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()
{
  int a[] = { 1,2,3,4,5 };
  //C++98遍历数组的方式
  int sz = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
  for (size_t i = 0; i < sz; i++)
  {
    cout << a[i] << " ";
  }
  cout << endl;
  //C++11遍历数组的方式
  //显然,这种新型的范围for循环
  //使用起来会更加的方便auto在
  //这里使用就非常的吃香了,因为
  //由auto你根本就不需要知道数组
  //里面放的元素是什么类型,自动
  //推导就好了
  //建议auto带上&,当数组是大对象
  //的时候可以减少拷贝,提高效率
  for (auto& e : a)
  {
    cout << e << " ";
  }
  cout << endl;
  return 0;
}


需要注意的是: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。


4.2 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的迭代器,begin和end迭代器就是for循环迭代的范围。


void Print(int a[])
{
  //编译报错,因为a的范围不明确
  for (auto& e : a)
  {
    cout << e << " " << endl;
  }
  cout << endl;
}
int main()
{
  int a[] = { 1,2,3,4,5 };
  Print(a);
  return 0;
}


2、 迭代的对象要实现++和==的操作。


五、指针空值(nullptr)


C++98下的指针空值:


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:


int main()
{
  int a = 10;
  int* p1 = NULL;
  int* p2 = 0;
  return 0;
}


NULL实际上是一个宏,在传统的C头文件(stddef.h)中,可以看到如下代码:



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。但无论采取何种定义,在使用空值的指针时,都不可避免的会遇到一些问题,比如:


void func(int x)
{
  cout << x << endl;
}
void func(int* px)
{
  cout << *px << endl;
}
int main()
{
  int a = 10;
  int* p1 = NULL;
  int* p2 = 0;
  func(NULL);
  return 0;
}


以上程序的本意是用NULL调用func(int* px)函数的,但是由于NULL是一个被定义成整数0的宏,所以这里func(NULL)在编译的时候变成了func(0),因此与程序的初衷相悖。证明如下:



可以看出,确实进入了func(int x)的函数里面。


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0,如果要将其按照指针方式来使用,必须对其进行强转(void *)0。


因此在C++11中引入了新的表示指针空值的关键字nullptr。


关键字nullptr也是一个宏,是(void*)0。证明如下:



可以看到,当传nullptr作为参数的时候进入了函数func(int* px),证明nullptr是一个指针类型,空指针的值为0是固定的,所以nullptr就是 (void*)0 。


nullptr有几点需要注意的地方:


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C++中表示指针空值时建议最好使用nullptr。


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