【与C++的邂逅之旅】--- 内联函数 && auto关键字 && 基于范围的for循环 && nullptr-Toy模板网

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博主专栏：
💡 与C++的邂逅之旅
💡 数据结构之旅

上篇我们了解了函数重载和引用，我们继续学习有关C++的一些小语法— 内联函数，auto关键字，基于范围的for循环以及 nullptr，请放心食用 ~

🏠 内联函数

void Swap(int* x,int* y)
{
      int temp = *x;
      *x = *y;
      *y = temp;
}

这个函数不陌生吧，我们在实现排序算法时经常要用，可你是否想到一个问题，但我们排序的数据量较大时，我们会反复调用这个函数，不断创建函数栈帧，这会是一笔不小的开销，那有什么方法解决呢？

C语言解决方法

//宏函数解决
#define Swap(a,b,type) {type temp = *a ; *a = *b ; *b = temp;}
int main()
{
	int x = 0;
	int y = 1;
	Swap(&x, &y, int);
	cout << x << y << endl;
	return 0;
}
//但也有缺陷 --- 比如无法进行调试，没有严格的类型安全检查等，容易写错不建议。

那C++中是否有更好的解决方法呢？这里就来介绍我们的内联函数

📒 内联函数概念

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。

void Add(int x, int y)
{
	cout << x + y << endl;
}
inline void Add(int x, int y)
{
	cout << x + y << endl;
}

我们转到反汇编观察下细节 【与C++的邂逅之旅】--- 内联函数 && auto关键字 && 基于范围的for循环 && nullptr,与C++的邂逅,c++,开发语言
可以观察到，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
注意在vs的debug版本下，inline修饰的默认不展开，因为这样便于调试，需要进行设置；而release版本展开

那 debug 版本下，怎么设置呢？请看下图
【与C++的邂逅之旅】--- 内联函数 && auto关键字 && 基于范围的for循环 && nullptr,与C++的邂逅,c++,开发语言

📒 内联函数特性/注意点

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只是给编译器的一个建议，也就是说如果函数代码规模过大，编译器可以选择忽略这一特性 （不同编译器关于inline实现机制可能不同）

我们可以观察到，在这里编译器直接不展开了
内联函数声明和定义不能分离，因为此时函数展开没有地址会发生链接错误；也可以选择在头文件直接定义

总结：内联inline适合给优化规模较小，流程直接，频繁调用的函数使用

🏠 auto关键字

📒 auto新用法

我们知道在C语言中一般使用auto修饰的表示该局部变量在该代码块有效，auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，但一般省略没什么人使用。

在C++11中赋给了auto新的生命力，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 TestAuto()
{
return 10;
}
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
cout << typeid(b).name() << endl;//输出int
cout << typeid(c).name() << endl;//输出char
cout << typeid(d).name() << endl;//输出int

1.typeid是用来帮助我们查看一个对象的类型的
2.auto定义的变量必须初始化
3.auto相当于一个类型的占位符，编译器在编译时会将auto替换为实际类型

📒 auto使用细则

auto与指针和引用结合起来使用

    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;

注意：auto后面加*就只能用指针给它赋值 ; 用auto声明引用类型必须加&

在同一行定义多个变量

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
}

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。

📒 auto不能推导的场景

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};
}

总结：auto会自动推导类型，可以用来替代写起来长的类型，以此简化代码。

🏠 基于范围的for循环

📒 范围for的语法

void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for(auto& e : array)
     e *= 2;
for(auto e : array)
     cout << e << " ";
return 0;
}

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

注：
1.范围for循环只能从头到尾遍历
2.解释：范围for是自动取数组中的值，赋值给e变量，自动++，自动判断结束
3.这里的e变量用auto推导类型比较方便，也可以写具体类型
4.循环过程改变不了数组中的值，这时可以使用引用auto & e.

📒 范围for的使用条件

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;
}
//此时范围不确定

2.迭代的对象要实现++和==的操作。

🏠 nullptr

📒 C++98中的指针空值

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。

这里就引入了新的关键字nullptr