1.內(nèi)斂函數(shù)

1.1問題引入

我們?cè)谑褂肅語言中我們都學(xué)過函數(shù)，我們知道函數(shù)在調(diào)用的過程中需要開辟棧幀。如果我們需要頻繁的調(diào)用一個(gè)函數(shù)，假設(shè)我們調(diào)用10次Add()函數(shù)，那我們就需要建立10次棧幀。我們都知道在棧幀中要做很多事情，例如保存寄存器，壓參數(shù)，壓返回值等等，這個(gè)過程是很麻煩的。那在C語言中，我們可以通過宏來解決這個(gè)問題。在C++中，我們便引入了內(nèi)斂函數(shù)（inline）。

1.2內(nèi)聯(lián)函數(shù)的概念

以inline修飾的函數(shù)叫做內(nèi)聯(lián)函數(shù)，編譯時(shí)C++編譯器會(huì)在調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)的地方展開，沒有函數(shù)壓棧的開銷，內(nèi)聯(lián)函數(shù)提升程序運(yùn)行的效率。

我們這里依然使用Add()函數(shù)舉例。這段代碼是我們常寫的Add()函數(shù)。假設(shè)我們多次調(diào)用Add函數(shù)，在C語言中，我們可以使用宏替換。在C++我們可以在函數(shù)前加上inline

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

C語言中用宏來代替Add函數(shù)：

#define Add(x,y) ((x)+(y))

C++中在函數(shù)前加上inline使之成為內(nèi)聯(lián)函數(shù)

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

那C語言已經(jīng)有了宏替換，為什么C++還要出現(xiàn)內(nèi)聯(lián)函數(shù)呢？

主要是有兩個(gè)原因：

1.宏晦澀難懂不好控制,特別容易寫錯(cuò).語法機(jī)制設(shè)計(jì)不好。

2.宏不支持調(diào)試，但是內(nèi)斂在debug下支持調(diào)試（在debug下不會(huì)展開，在release下才會(huì)展開），這樣我們對(duì)代碼的理解和掌握將大大提高。

如果在Add函數(shù)前增加 inline 關(guān)鍵字將其改成內(nèi)聯(lián)函數(shù)，在編譯期間編譯器會(huì)用函數(shù)體替換函數(shù)的調(diào)用。 查看方式：

1. 在 release 模式下，查看編譯器生成的匯編代碼中是否存在 call Add

2. 在 debug 模式下，需要對(duì)編譯器進(jìn)行設(shè)置，否則不會(huì)展開 ( 因?yàn)?debug 模式下，編譯器默認(rèn)不會(huì)對(duì)代碼進(jìn) 行優(yōu)化，以下給出 vs2019 的設(shè)置方式 )

1.3內(nèi)斂函數(shù)的特性

1. inline 是一種 以空間換時(shí)間 的做法，省去調(diào)用函數(shù)額開銷。所以 代碼很長 或者有 循環(huán) / 遞歸 的函數(shù)不適宜使用作為內(nèi)聯(lián)函數(shù)。

2. inline 對(duì)于編譯器而言只是一個(gè)建議 ，編譯器會(huì)自動(dòng)優(yōu)化，如果定義為 inline 的函數(shù)體內(nèi)有循環(huán) / 遞歸等等，編譯器優(yōu)化時(shí)會(huì)忽略掉內(nèi)聯(lián)。

3. inline 不建議聲明和定義分離，分離會(huì)導(dǎo)致鏈接錯(cuò)誤。因?yàn)?inline 被展開，就沒有函數(shù)地址了，鏈接就會(huì)找不到

• inline是一種以空間換時(shí)間的做法,省去調(diào)用函數(shù)額開銷(建立棧幀).所以代碼很長或者遞歸的函數(shù)不適宜用內(nèi)聯(lián)函數(shù).

這里代碼多長算長呢? 一般是10行左右，具體取決于編譯器。

• inline對(duì)于編譯器而言只是一個(gè)建議，編譯器會(huì)自動(dòng)優(yōu)化，如果定義為inline的函數(shù)體內(nèi)有循環(huán)/遞歸等等，編譯器優(yōu)化時(shí)會(huì)忽略掉內(nèi)聯(lián)。

這里可以舉個(gè)例子，假設(shè)我們有一個(gè)代碼需要10行，但是我們需要調(diào)用1000次。如果inline替換的話，我們要有1000*10條指令，如果不替換則有1000+10條指令。因此最終是否替換，取決于編譯器。

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

我們發(fā)現(xiàn)，雖然Add函數(shù)前加了inline，但是最終卻沒有展開。

• inline不建議聲明和定義分離，分離會(huì)導(dǎo)致鏈接錯(cuò)誤。因?yàn)閕nline被展開，就沒有函數(shù)地址了，鏈接就會(huì)找不到

我們?cè)趂.cpp中調(diào)用一下：發(fā)現(xiàn)報(bào)錯(cuò)了

在這里他就會(huì)發(fā)生鏈接錯(cuò)誤：

這是因?yàn)閠est.h中替換到test.cpp中發(fā)現(xiàn)是內(nèi)聯(lián)函數(shù)，內(nèi)聯(lián)函數(shù)不需要生成地址，因?yàn)閮?nèi)聯(lián)函數(shù)調(diào)用的地方都展開了，因此不會(huì)存在在符號(hào)表中。外部調(diào)用時(shí)就找不到。因此不要將聲明和定義分開。

2.auto關(guān)鍵字

2.1 auto簡介

在早期 C/C++ 中 auto 的含義是：使用 auto 修飾的變量，是具有自動(dòng)存儲(chǔ)器的局部變量。C++11中，標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)賦予了auto 全新的含義即： auto 不再是一個(gè)存儲(chǔ)類型指示符，而是作為一個(gè)新的類型 指示符來指示編譯器， auto 聲明的變量必須由編譯器在編譯時(shí)期推導(dǎo)而得

auto在C語言中我們是接觸過的：最寬宏大量的關(guān)鍵字，由于局部變量默認(rèn)都是auto修飾的，因此auto可以省略，這就導(dǎo)致auto常常被人忽略。那么在C++11中，auto進(jìn)行了升級(jí)，有了新的功能--自動(dòng)推導(dǎo)。（注意：auto新功能只是在C++11之后才有此功能）

那么auto是怎么自動(dòng)推導(dǎo)呢？

我們可以使用typeid，來打印一個(gè)變量的類型。

int main()
{
    const int  a = 10;
	auto b = &a;
	auto c = 'a';
	cout << typeid(b).name() << endl;//typeid可以打印一個(gè)變量的類型
	cout << typeid(a).name() << endl;//typeid可以打印一個(gè)變量的類型
	cout << typeid(c).name() << endl;//typeid可以打印一個(gè)變量的類型
	return 0;
}

我們發(fā)現(xiàn)auto的自動(dòng)推導(dǎo)還是很智能的。

auto意義之一：類型很長時(shí)，懶得寫，可以讓他自動(dòng)推導(dǎo)

注意：

使用 auto 定義變量時(shí)必須對(duì)其進(jìn)行初始化，在編譯階段編譯器需要根據(jù)初始化表達(dá)式來推導(dǎo) auto 的實(shí)際類 型 。因此 auto 并非是一種 “ 類型 ” 的聲明，而是一個(gè)類型聲明時(shí)的 “ 占位符 ” ，編譯器在編譯期會(huì)將 auto 替換為 變量實(shí)際的類型 。

2.2 auto的使用細(xì)則

1. auto與指針和引用結(jié)合起來使用auto聲明指針類型時(shí)，用auto和auto*沒有任何區(qū)別，但用auto聲明引用類型時(shí)則必須加&.

int main()
{
	int x = 10;
	auto a = &x;
	auto& c = x;
	cout << typeid(x).name() << endl;//typeid可以打印一個(gè)變量的類型
	cout << typeid(a).name() << endl;//typeid可以打印一個(gè)變量的類型
	cout << typeid(c).name() << endl;//typeid可以打印一個(gè)變量的類型
	return 0;
}

2. 在同一行定義多個(gè)變量當(dāng)在同一行聲明多個(gè)變量時(shí)，這些變量必須是相同的類型，否則編譯器將會(huì)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)榫幾g器實(shí)際只對(duì)第一個(gè)類型進(jìn)行推導(dǎo)，然后用推導(dǎo)出來的類型定義其他變量。

	auto a = 1, b = 2;
	auto c = 3, d = 4.0;//c和d類型不同，auto推導(dǎo)會(huì)沖突的

2.3 auto不能推導(dǎo)的場景

1. auto不能作為函數(shù)的參數(shù)

// 此處代碼編譯失敗，auto不能作為形參類型，因?yàn)榫幾g器無法對(duì)a的實(shí)際類型進(jìn)行推導(dǎo)
void TestAuto(auto a)
{}

2. auto不能直接用來聲明數(shù)組

void TestAuto()
{
	int a[] = { 1,2,3 };
	auto b[] = { 4，5，6 };
}

2.4 auto與新式for循環(huán)使用

在平常我們打印一個(gè)array數(shù)組，我們需要依次打印遍歷。如下代碼所示：

int main()
{
	int array[] = { 1,2,3,4,5 };
	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); ++i)
		array[i] *= 2;
	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); ++i)
		cout << array[i] << " ";
	cout << endl;
	return 0;
}

我們也可以使用auto結(jié)合范圍for循環(huán)打印這個(gè)數(shù)組：

	for (auto e : array)
		cout << e << " ";
	cout << endl;

在這里我們使用到了一個(gè)新的for循環(huán)，范圍for。它會(huì)依次自動(dòng)取array中的數(shù)據(jù)，賦值給e，并且會(huì)自動(dòng)判斷結(jié)束，因此我們使用auto可以自動(dòng)識(shí)別數(shù)組元素的類型。

注意：e只是array的拷貝，改變e不會(huì)改變array數(shù)組的內(nèi)容。如果我們想改變array的內(nèi)容，只需要加個(gè)引用即可，意思是讓e成為array的別名，代碼如下：

	//加個(gè)引用就可以訪問到array
	for (auto& e : array)
	{
		e /= 2;
	}
	for (auto e : array)
		cout << e << " ";

到此這篇關(guān)于C++深入探索內(nèi)聯(lián)函數(shù)inline與auto關(guān)鍵字的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ inline與auto內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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