C++入门(2)

1. 内联函数

1.1概念

用inline修饰的函数叫作内联函数，C++编译器在编译时会在内联函数出展开，没有建立栈帧的开销，从而实现程序运行效率的提升

1.2特性

(1)内联函数是一种以空间换时间的作法，它在编译阶段，会用函数体替换函调用，
故它的优点是减少调用开销，提升程序运行效率。缺点是可能会使目标文件变大。

(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，如果函数规模较大，递归，或者函数并没有被频繁调用，不建议使用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：

利用这点特性我们可以用内联函数来代替一些短小的宏函数

(3) inline不建议声明和定义分离，分离会导致链接错误。就算在各个文件内函数都是正确的，也是一样。因为inline被展开，就没有函数地址了，链接就会找不到

//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

2. auto关键字

2.1 为什么要有auto

随着我们深入的学习，写的程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，我们在写代码的时候会发现某些类型难以拼写，而且容易写错，因此auto诞生了，它可以让我们写代码更简单。
这时候又有个问题，我们之前学过typedef也可以通过改名来简化代码，那么为什么不用typedef呢？
因为在编程时，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。这一点typedef是做不到的。

typedef char* abcdefg;
int main()
{
 const abcdefg p1;    // 编译成功还是失败？
 const abcdefg* p2;   // 编译成功还是失败？
 return 0;
}

2.2 auto 简介

在C++11中，标准委员会赋予了auto的含义为：auto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。

这意味着我们使用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。

int main()
{
    int a = 10;
    auto b = a;
    auto c = 'a';
    cout << typeid(b).name() << endl;
    cout << typeid(c).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;
}

2.3 auto的使用细则

(1)auto与指针和引用结合起来使用时
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;
}

(2)在同一行定义变量时这些变量必须为同一个类型，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 Auto1()
{
    auto a = 1, b = 2; 
    auto c = 3, d = 4.0; 
  //上面这行代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同
}

(3)auto不能用来当作函数形参和声明数组

3.基于范围的for循环(C++11)

3.1 范围for的语法

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 };
//表示自动遍历数组，并赋值给e
for(auto& e : array)//声明引用对象auto后必须加&
     e *= 2;
for(auto e : array)
     cout << e << " ";
return 0;
}

3.2 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。
(2)迭代的对象要实现++和==的操作。

4.指针空值nullptr(C++11)

4.1 C++98中的指针空值

对于一个指针，我们通常是这样初始化的:

void TestPtr()
{
    int* p1 = NULL;
    int* p2 = 0;
    // ……
}

而NULL实际上是一个宏，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。 这样会导致我们使用空值的指针时会遇到麻烦。

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;
}

程序本来是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数，但是因为NULL被定义成0，这样就矛盾了。

4.2 用nullptr表示指针空值

(1)用nullptr表示指针空值，可以规避NULL被定义成0而导致的错误，我们在使用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)为了保持代码的健康，在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr。