《C++学习笔记---入门篇3》---内联函数，auto关键字，范围for，指针空值nullptr

1.内联函数

[1.1 内联函数概念](#1.1 内联函数概念)

[1.2 特性](#1.2 特性)

[1.3 接下来说一道面试题：](#1.3 接下来说一道面试题：)

2.auto关键字(C++11)

2.1auto简介

[2.2 auto的使用细则](#2.2 auto的使用细则)

[3.3 auto不能推导的场景](#3.3 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](#3.2 范围for的使用条件)

4.指针空值---nullptr(C++11)

[4.1 C++98中的指针空值](#4.1 C++98中的指针空值)

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。

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：

在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add

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)

1.2 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、且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：

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。
cpp 复制代码
// 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
正确的做法声明和定义都放在头文件当中。

1.3 接下来说一道面试题：

宏的优缺点

优点：

1.增强代码的复用性。

2.提高性能。

缺点：

1.不方便调试宏。（因为预编译阶段进行了替换）

2.导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。

3.没有类型安全的检查。

我们可以尝试实现一个ADD的一个宏函数，当我们想写出来时，或许有很多种答案会浮现出来
cpp 复制代码
#define ADD(int x, int 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))//正确的

//#define ADD(x, y) (x + y)

//#define ADD(x, y) (x)+(y)

//#define ADD(x, y) x+y



int main()

{

 ADD(1, 2) * 3; // ((1)+(2))*3; //#define ADD(x, y) (x)+(y)这种情况就会出错


 int a = 1, b = 2;

 ADD(a | b, a & b);//#define ADD(x, y) (x + y) 就会出错 因为逻辑运算符没有算数运算符优先级高
 
// ((a | b) + (a & b));;


 return 0;

}
C++有哪些技术替代宏？

常量定义换用const enum

短小函数定义换用内联函数

2.auto关键字(C++11)

2.1auto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。
cpp 复制代码
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.

2.2 auto的使用细则

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，但用auto声明引用类型时则必须加&.
cpp 复制代码
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;
}
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。
cpp 复制代码
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
}

3.3 auto不能推导的场景

auto不能作为函数的参数
cpp 复制代码
// 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
cpp 复制代码
void TestAuto()
{
    int a[] = {1,2,3};
    auto b[] = {4，5，6};
}
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。

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：
cpp 复制代码
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。

被称为语法糖
cpp 复制代码
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。

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
cpp 复制代码
void TestFor(int array[])
{
    for(auto& e : array)
        cout<< e <<endl;
}
2**. 迭代的对象要实现++和==的操作。**(关于迭代器这个问题，以后会讲，现在提一下，没办法讲清楚，现在大家了解一下就可以了)

4.指针空值---nullptr(C++11)

4.1 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：
cpp 复制代码
#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：
cpp 复制代码
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。