【C++】入门基础知识详解(二)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【C++】入门基础知识详解(二)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

目录

一、内联函数

1、概念

2、特性

3、内联函数与宏的优缺点

二、auto关键字(C++11)

  1、auto 简介

  2、auto的使用细则

    2.1 auto与指针和引用结合起来使用

    2.2 在同一行定义多个变量

  3、auto不能推导的场景

    3.1 auto 不能作为函数的参数

    3.2 auto 不能直接用来声明数组

三、基于范围for循环(C++11)

  1、范围for的语法

  2、范围for的使用条件

    2.1 for循环迭代的范围必须是确定的

四、指针空值nullptr(C++11)

  1、C++98中的指针空值


一、内联函数

1、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

【C++】入门基础知识详解(二)

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)

【C++】入门基础知识详解(二)

【C++】入门基础知识详解(二)

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。

3、内联函数与宏的优缺点

  内联函数和宏的区别在于:宏是由预处理器对宏进行替换的,而内联函数是通过编译器控制实现的,宏是在预处理阶段进行替换,内联函数是在编译阶展开的。而且内联函数是真正的函数,只是在需要用到的时候内联函数像宏一样的展开,所以取消了函数的参数压栈,减少了调用的开销。所以可以像调用函数一样来调用内联函数,而不必担心会产生像宏出现的问题。

  在c语言中,用宏(#define)写函数,会优化,没有栈帧的消耗,适合频繁调用小函数。但是宏是有些缺陷的。C++中用内联函数、const修饰的常量、enum来代替宏.

C++中替换宏的办法:

  1. 常量定义 换用const 、enum。
  2. 短小函数定义换用内联函数。

内联函数的优缺点?

优点:

  1. 因为内联函数是函数,函数参数有类型,因此在编译阶段会进行参数类型检测,安全性更高;
  2. 内联函数在编译阶段已经展开,少了函数的调用,提高函数的运行效率;
  3. 内联函数不用像宏函数那样到处加括号,实现起来更简单;
  4. Debug模式下默认不会展开,可以进行调试,也可以通过对编译器设置来验证到底是否展开;
  5. 不会有副作用。

缺点:

  1. 每个使用内联函数的位置几乎都会被展开,会造成代码膨胀。

宏的优缺点?

(1) 宏常量的优缺点

优点:

  1. 一改全改,降低出错概率,提高代码的可读性。

缺点:

  1. 在预处理节点进行替换,不会进行类型检测,代码安全性低。

(2) 宏函数的优缺点

优点:

  1. 不是函数,少了函数调用的开销,提高程序的运行效率;
  2. 可少些一些代码,因为宏函数可以封装多条语句;
  3. 可提高代码的可读性。

缺点:

  1. 宏函数预处理阶段被替换,不会进行类型的检测,代码安全性低;
  2. 宏函数不能进行调试(因为在预编译阶段进行了替换);
  3. 容易出错,宏函数的每一部分都需要加上括号;
  4. 每个宏函数的位置都会被展开,会造成代码的膨胀;
  5. 宏函数可能会有副作用。

二、auto关键字(C++11)

  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。 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。

int TeTestAuto()
{
	return 10;
}
int main()
{
	int a = 10;
	auto b = a;//此时编译器会根据 a 的类型来对 b 的类型进行推导为 int
	auto c = 'a';
	auto d = TeTestAuto();
    auto e = &a;

	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	cout << typeid(d).name() << endl;
    cout << typeid(e).name() << endl;
    return 0;
}

 typeid(变量名).name()能打印变量的类型。

【C++】入门基础知识详解(二)

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、auto的使用细则

    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&

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;

    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。

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
}

  3、auto不能推导的场景

    3.1 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)
{}

    3.2 auto 不能直接用来声明数组

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

  还有两种场景就是:(1). 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;(2)  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。

三、基于范围for循环(C++11)

  1、范围for的语法

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。这样的话在遍历整个集合来说就不需要说明所循环的范围。

void Test()
{
    int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for (auto& e : arr)//要改变数组的值,需要使用引用
        e *= 2;

    for (auto e : arr)
        cout << e << " ";
}

  2、范围for的使用条件

    2.1 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。

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

 注意:上面代码就有问题,因为 for 的范围不确定。

四、指针空值nullptr(C++11)

  1、C++98中的指针空值

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。

void f(int)
{
	cout << "f(int)" << endl;
}
void f(int*)
{
	cout << "f(int*)" << endl;
}
//这里函数重载,但结果都是f(int)
//C++中,NULL被定义为0,这也不知道为什么是个错误不太好
int main()
{
	f(0);
	f(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。

   因此,C++11中打了一个补丁,用 nullptr 来代替 NULL 。

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。

本文要是有不足的地方,欢迎大家在下面评论,我会在第一时间更正。

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