7. 内联函数

大家先回顾一下C语言里面的宏，如果写一个Add的宏，最后一种才是正确的，这就证明了宏是不好控制的，因为运算符的优先级的原因等等，所以宏就有一些缺点：

1、容易出错，语法细节多

2、不能调试

3、没有类型安全的检查

那么就可以使用enum const inline 替代宏

enum const -> 宏常量

inline ->宏函数

宏函数的优点就是不用建立栈帧，提高效率。那么inline内联函数拥有宏函数的优点，还避免了它的缺点，可以调试，而且没那么多的语法细节。

//#define ADD(int x, int y) return x + y;
//#define ADD(x, y) return x + y;
//#define ADD(x, y) x + y;
//#define ADD(x, y) (x + y)
//#define ADD(x, y) (x) + (y)
//#define ADD(x, y) ((x) + (y));
#define ADD(x, y) ((x) + (y))

7.1 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。

7.2 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，优势：少了调用开销，提高程序运

行效率。

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。

8. auto关键字(C++11)

8.1 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

#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::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：

#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：

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。

8.2 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。

#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;
}
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。

8.3 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&。

int main()
{
  int x = 10;
  auto a = &x;
  auto* b = &x;
  auto& c = x;
  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和d的初始化表达式类型不同
}

8.4 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。

9. 基于范围的for循环(C++11)

9.1 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：

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。

在for里面会自动取数组里面的值赋值给e，自动判断结束，自动++。

如果想要修改数组里面的值，在auto后面使用引用就可以了。

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：

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

2. 迭代的对象要实现 ++ 和 == 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。

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 。

今天的分享到这里就结束了，感谢大家的阅读！

C++入门（2）