C++：初步接触C++(2)

时间：2024-04-06 07:35:03

hello，各位小伙伴，本篇文章跟大家一起学习C++，感谢大家对我上一篇的支持，如有什么问题，还请多多指教 ！

文章目录

  • 内联函数
    • 1.概念
    • 2.特性
  • auto关键字
    • 1.auto简介
    • 2.auto的使用细则
    • 3.auto不能推导的场景
  • 基于范围的for循环(C++11)
    • 1.范围for的语法
    • 2.范围for的使用条件
  • 指针空值nullptr(C++11)
    • 1.C++98中的指针空值

内联函数

1.概念

以inline修饰的函数，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。
例如：

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int main()
{
	Add(1, 2);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

inline int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int main()
{
	int ret = 0;
	ret = Add(1, 2);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
编译器直接将Add函数展开，并没有调用

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。

有小伙伴会发现宏也是在编译时将宏定义展开，那么宏的优缺点？
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 。

auto关键字

随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂：1.类型难于拼写，2.含义不明确导致容易出错
例如：

#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<std::string, std::string>::iterator是一个类型，但是该类型太长了，特别容
易写错。有小伙伴会想到用typedef来取别名，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;
}

在这段代码中，pstring 被定义为指向 char 类型的指针。const 用于声明常量。然而，需要注意的是，const 修饰符的应用方式与指针类型的结合可能会导致一些混淆和意外行为。

  1. const pstring p1;: 这将导致编译错误。因为 p1 是一个指向 char 的指针，而 const 修饰符应用于指针本身，表示指针是一个常量，但并没有限制指针指向的内容。因此，这行代码会报错，因为声明的指针 p1 未初始化。

  2. const pstring* p2;: 这行代码会通过编译。这里 const 修饰的是指针 p2，表示 p2 是一个指向 char 类型的指针的常量，即指针本身不能修改，但可以修改指针指向的内容。

在 C/C++ 中，声明语法是从右向左解析的。const pstring* p2; 中，p2 是一个指针，它指向 pstring 类型的常量。而 pstring 类型是 char*，即指向字符型的指针。所以 p2 是一个指向字符指针的常量指针。这意味着 p2 指针本身是一个常量，不能被修改，但它所指向的字符指针内容可以改变。

简单说：

  1. const pstring p1;：这里 p1 是一个指向字符的常量指针，但在声明时没有初始化，这违反了 const 指针的规则。

  2. const pstring* p2;：p2 是一个指向 const pstring 类型的指针，声明时没有要求立即初始化。

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。

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，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。

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;
}

auto很聪明，可以自动识别这个变量属于什么类型
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

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;
}

在这里插入图片描述

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。

int main()
{
	auto a = 1,b = 2;
	auto c = 3,d = 4.0;//会报错
	return 0;
}

3.auto不能推导的场景

虽然auto很聪明，但是也有不能干的时候：

  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)
{}
  1. auto不能直接用来声明数组
void TestAuto()
{
    int a[] = {1,2,3};
    auto b[] = {4，5，6};
}
  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。

基于范围的for循环(C++11)

1.范围for的语法

我们经常写的for循环是：

int main()
{
	int a[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	for(int i = 0;i < 10;i++)
	{
		cout<<a[i]<<" ";
	}
	return 0;
}

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。

int main()
{
	int a[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	for(auto& e : a)
		e *= 2;

	for(auto e : a)
		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。

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 Print(int arr[])
{
	for(auto e : arr)
		cout<<e<<" ";
}
  1. 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)

指针空值nullptr(C++11)

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：

int main()
{
	int* p1 = NULL;
	int* p2 = 0;
	return 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;
}

在这里插入图片描述
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。

所以我们更倾向于nullptr
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。

好啦，这篇文章就到此结束了
所以你学会了吗？

好啦，本章对于《C++：初步接触C++(2)》的学习就先到这里，如果有什么问题，还请指教指教，希望本篇文章能够对你有所帮助，我们下一篇见！！！

如你喜欢，点点赞就是对我的支持，感谢感谢！！！
在这里插入图片描述

相关文章