【C++入门】内联函数、auto与基于范围的for循环
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目录
- 💞💞 前言
- 1.内联函数
- 1.1内联函数概念
- 1.2内联函数特点
- 2.auto关键字(C++11)
- 2.1auto介绍
- 2.2 auto使用细则
- 2.3 auto不能推导的场景
- 3.基于范围的for循环(C++11)
- 3.1 范围for的语法
- 3.2 范围for的使用条件
- 4.C++98中的指针空值
- 5.结语
1.内联函数
1.1内联函数概念
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。
- 内联函数通常在函数定义处使用关键字
inline
进行声明,例如:
inline int add(int a, int b)
{return a + b;
}
在使用内联函数时,编译器会将函数的代码直接插入到调用处。这样可以减少函数调用的开销,特别是对于频繁调用的小函数,可以提高程序的执行效率。
1.2内联函数特点
- 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,有的可能会直接忽略内联函数而直接当成普通的函数调用;
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。
- 内联函数的定义必须在调用点之前;
- 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)
例如:
// 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
结果如下:
上述例子可以发现内联函数声明定义最好不要分离,否则会出现链接错误;
总而言之,内联函数是一种编程技术,可以用于提高函数调用的效率,但需要根据具体情况权衡使用。
2.auto关键字(C++11)
2.1auto介绍
auto
是一个C++11引入的关键字,用于自动推导变量的类型。通过使用auto
关键字,编译器可以根据变量的初始化表达式自动推断出其类型。
使用auto
关键字可以简化变量类型的声明,特别是当变量的类型相当复杂或较长时。例如:
auto number = 42; // 推导为int类型
auto name = "Alice"; // 推导为const char*类型
auto result = add(3, 4); // 推导为函数返回值的类型
在上述示例中,auto
关键字根据初始化表达式的类型来推断变量的类型,避免了显式地声明变量类型。
例如:
int TestAuto()
{
return 10;
}
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
cout << typeid(b).name() << endl;//typeid用来显示变量类型
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;
}
结果如下:
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。
需要注意的是,auto
关键字在编译时进行类型推导,而不是运行时。这意味着一旦变量的类型被推导出来,就不可更改。
2.2 auto使用细则
- 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,但是用auto声明引用类型时则必须加&。例如:
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;cout << x << endl;cout << *a << endl;cout << *b << endl;cout << c << endl;return 0;
}
结果如下:
上述例子可以看出a,b都是指向变量x的指针,改动它们指向的值,对应的x也会改变;c是x的引用类似于别名,对于c的改动,x也会相应变化;所以最后x、*a、*b、c的值相同;
- 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。例如:
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
}
结果如下:
上述例子可以看成当在同一行声明多个变量时,这些变量必须是相同的类型才能编译成功;
- 此外,
auto
关键字也可以与其它类型修饰符一起使用,例如const
、&
等。例如:
const auto pi = 3.14159; // 推导为const double类型
const auto* ptr = &someVariable; // 推导为指向常量的指针类型
总而言之,auto
关键字可以简化变量类型的声明,并提高代码的可读性和可维护性。然而,过度使用auto
可能降低代码的可读性,因此在使用时需要谨慎权衡。
2.3 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)//错误的
{
//...
}
- auto不能直接用来声明数组:
void TestAuto()
{int a[] = {1,2,3};auto b[] = {4,5,6};//错误的
}
- 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下面讲到的C++11提供的新式for循环,还有lambda表达式等进行配合使用。
3.基于范围的for循环(C++11)
3.1 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 };
//1.遍历下标来打印
for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)array[i] *= 2;
//2.利用指针来打印
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。
void TestFor()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };for (auto e : array)//这里可以用auto也可以用intcout << e << " ";cout << endl;for (auto& e : array)e *= 2;for (auto e : array)cout << e << " ";}
结果如下:
这里将auto改为int:
可以看到这里auto改为int也可以运行,因为数组元素的类型是int;此外使用基于范围的for循环除了可以打印出数组的元素外还可以修改打印的值,但是这里要注意,数组的值是没有被改变的(因为for循环左边用于迭代的变量是临时变量拷贝了数组的值,它改变是不影响数组的元素的)
3.2 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。
注意:以下代码就有问题,因为for的范围不确定
void TestFor(int array[])//函数传参并不把整个数组传过去而是传数组首元素地址,所以没办法确定数组大小
{for(auto& e : array)cout<< e <<endl;
}
- 迭代的对象要实现++和==的操作。(关于迭代器这个问题,现在大家了解一下就可以了)
4.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;
}
结果如下:
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,必须对其进行强制转换为(void*)0。
从上述例子中可以看到程序本意是想通过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。
所以在C++11中引入了nullptr关键字来代表一个空指针,用于表示指针不指向任何内存地址;
注意:
-
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。
-
在C++11中,sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
-
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。因为它是一个类型安全的空指针常量,可以隐式转换为任何指针类型。它还有助于避免由于模糊的空指针值引起的潜在错误。
5.结语
以上就是有关C++入门中内联函数、auto关键字、基于范围的for循环以及nullptr所有有关的内容啦~ 完结撒花 ~🥳🎉🎉
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