C++基础入门——语法详解篇(下)2

简介: C++基础入门——语法详解篇(下)2

三、内联函数

3、1 内联函数的引出


我们知道函数的调用是有所消耗的,需要开辟栈帧。为了提高效率呢,我们有时候可以选择用宏函数来替代函数调用。例如下面代码就可以用宏函数替代:

//int add(int x, int y)
//{
//  return (x + y) * 10;
//}
#define ADD(x,y) (((x)+(y))*10)
int main()
{
  //int ret = add(1, 2);
  //宏函数
  int ret = ADD(1, 2);
  cout << ret << endl;
  return 0;
}


 注意,在使用宏函数时,一定不要吝啬括号。如果少一些必要的括号的话,会出现预想不到的错误。因为宏是在编译时进行完全的替换。


 但是宏能替换所有的函数吗?答案是不可能的。稍微复杂的函数,用宏来替换就十分复杂。我们再来看一下宏的优缺点,先看优点:


增强代码的复用性;

提高性能;

 我们再来看一下宏的缺点:

不方便调试宏。(因为预编译阶段进行了替换);

导致代码可读性差,可维护性差,容易误用;

没有类型安全的检查 。

 宏的替换并不是很好,且在大多情况下用宏来替换的复杂度很高、可读性差。那还有什么方法呢?C++中引出了内联函数,我们接着往下看。


3、2 内联函数详解

3、2、1 内联函数的概念


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,没有函数调用建立栈帧的开销,内联函数提升程序运行的效率。

3、2、2 内联函数的特性


内联函数有以下特性:


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,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、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:


85a4f2e6825e43f69975ce2efdacaf8a.png


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



四、auto关键字(C++11)

4、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。

 我们看auto的使用方法,如下:

#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;
}


  运行结果如下:

 从这个用例中,我们可大致了解auto的用法及其作用,但是自动推出类型的意义大吗?上述并不能很好的体现出来,我们看下面的一个例子

#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;
}

通过上面的代码,我们可以看出来随着程序越来越复杂,程序中用到的类型也越来越复杂。含义不明确又很容易导致出错。我们第一反应是可以通过typedef给类型取别名,比如:

#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;
}



  但是auto从不能解决所有的情况。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就引出了auto。


 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。


4、2 auto的使用细节

4、2、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&。具体我们可看下面代码:

int main()
{
  int x = 10;
  auto a = &x;
  auto* b = &x;
  auto& c = x;  //引用
  cout << typeid(a).name() << endl;
  cout << typeid(b).name() << endl;
  cout << typeid(c).name() << endl;
  *a = 20;
  *b = 30;
  c = 40;
  return 0;
}



  运行结果如下:

4、2、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。我们可结合下面代码一起理解一下:

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
}



4、3 auto不能推导的场景

 以下几点都是auto不能推到的场景:

  • 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)
{}



auto不能直接用来声明数组;

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



  • 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。
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