C++深入探索内联函数inline与auto关键字的使用

目录

• 1.内敛函数
• 1.1问题引入
• 1.2内联函数的概念
• 1.3内敛函数的特性
• 2.auto关键字
• 2.1 auto简介
• 2.2 auto的使用细则
• 2.3 auto不能推导的场景
• 2.4 auto与新式for循环使用

1.内敛函数

1.1问题引入

我们在使用C语言中我们都学过函数，我们知道函数在调用的过程中需要开辟栈帧。如果我们需要频繁的调用一个函数，假设我们调用10次Add()函数，那我们就需要建立10次栈帧。我们都知道在栈帧中要做很多事情，例如保存寄存器，压参数，压返回值等等，这个过程是很麻烦的。那在C语言中，我们可以通过宏来解决这个问题。在C++中，我们便引入了内敛函数（inline）。

1.2内联函数的概念

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，没有函数压栈的开销，内联函数提升程序运行的效率。

我们这里依然使用Add()函数举例。这段代码是我们常写的Add()函数。假设我们多次调用Add函数，在C语言中，我们可以使用宏替换。在C++我们可以在函数前加上inline

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

C语言中用宏来代替Add函数：

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

C++中在函数前加上inline使之成为内联函数

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

那C语言已经有了宏替换，为什么C++还要出现内联函数呢？

主要是有两个原因：

1.宏晦涩难懂不好控制,特别容易写错.语法机制设计不好。

2.宏不支持调试，但是内敛在debug下支持调试（在debug下不会展开，在release下才会展开），这样我们对代码的理解和掌握将大大提高。

如果在Add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：

1. 在 release 模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在 call Add

2. 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 vs2019 的设置方式 )

1.3内敛函数的特性

1. inline 是一种 以空间换时间 的做法，省去调用函数额开销。所以 代码很长 或者有 循环 / 递归 的函数不适宜使用作为内联函数。

2. inline 对于编译器而言只是一个建议 ，编译器会自动优化，如果定义为 inline 的函数体内有循环 / 递归等等，编译器优化时会忽略掉内联。

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

• inline是一种以空间换时间的做法,省去调用函数额开销(建立栈帧).所以代码很长或者递归的函数不适宜用内联函数.

这里代码多长算长呢? 一般是10行左右，具体取决于编译器。

• inline对于编译器而言只是一个建议，编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内有循环/递归等等，编译器优化时会忽略掉内联。

这里可以举个例子，假设我们有一个代码需要10行，但是我们需要调用1000次。如果inline替换的话，我们要有1000*10条指令，如果不替换则有1000+10条指令。因此最终是否替换，取决于编译器。

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;
}

我们发现，虽然Add函数前加了inline，但是最终却没有展开。

• 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

我们在f.cpp中调用一下：发现报错了

在这里他就会发生链接错误：

这是因为test.h中替换到test.cpp中发现是内联函数，内联函数不需要生成地址，因为内联函数调用的地方都展开了，因此不会存在在符号表中。外部调用时就找不到。因此不要将声明和定义分开。

2.auto关键字

2.1 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。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

auto在C语言中我们是接触过的：最宽宏大量的关键字，由于局部变量默认都是auto修饰的，因此auto可以省略，这就导致auto常常被人忽略。那么在C++11中，auto进行了升级，有了新的功能--自动推导。（注意：auto新功能只是在C++11之后才有此功能）

那么auto是怎么自动推导呢？

我们可以使用typeid，来打印一个变量的类型。

int main()
{
    const int  a = 10;
	auto b = &a;
	auto c = 'a';
	cout << typeid(b).name() << endl;//typeid可以打印一个变量的类型
	cout << typeid(a).name() << endl;//typeid可以打印一个变量的类型
	cout << typeid(c).name() << endl;//typeid可以打印一个变量的类型
	return 0;
}

我们发现auto的自动推导还是很智能的。

auto意义之一：类型很长时，懒得写，可以让他自动推导

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

1. auto与指针和引用结合起来使用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& c = x;
	cout << typeid(x).name() << endl;//typeid可以打印一个变量的类型
	cout << typeid(a).name() << endl;//typeid可以打印一个变量的类型
	cout << typeid(c).name() << endl;//typeid可以打印一个变量的类型
	return 0;
}

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。

	auto a = 1, b = 2;
	auto c = 3, d = 4.0;//c和d类型不同，auto推导会冲突的

2.3 auto不能推导的场景

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)
{}

2. auto不能直接用来声明数组

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

2.4 auto与新式for循环使用

在平常我们打印一个array数组，我们需要依次打印遍历。如下代码所示：

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;
}

我们也可以使用auto结合范围for循环打印这个数组：

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

在这里我们使用到了一个新的for循环，范围for。它会依次自动取array中的数据，赋值给e，并且会自动判断结束，因此我们使用auto可以自动识别数组元素的类型。

注意：e只是array的拷贝，改变e不会改变array数组的内容。如果我们想改变array的内容，只需要加个引用即可，意思是让e成为array的别名，代码如下：

	//加个引用就可以访问到array
	for (auto& e : array)
	{
		e /= 2;
	}
	for (auto e : array)
		cout << e << " ";

到此这篇关于C++深入探索内联函数inline与auto关键字的使用的文章就介绍到这了,更多相关C++ inline与auto内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！