C++深入探索內聯函數inline與auto關鍵字的使用

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1.內斂函數

1.1問題引入

我們在使用C語言中我們都學過函數，我們知道函數在調用的過程中需要開辟棧幀。如果我們需要頻繁的調用一個函數，假設我們調用10次Add()函數，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，壓返回值等等，這個過程是很麻煩的。那在C語言中，我們可以通過宏來解決這個問題。在C++中，我們便引入瞭內斂函數（inline）。

1.2內聯函數的概念

以inline修飾的函數叫做內聯函數，編譯時C++編譯器會在調用內聯函數的地方展開，沒有函數壓棧的開銷，內聯函數提升程序運行的效率。

我們這裡依然使用Add()函數舉例。這段代碼是我們常寫的Add()函數。假設我們多次調用Add函數，在C語言中，我們可以使用宏替換。在C++我們可以在函數前加上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：

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

C++中在函數前加上inline使之成為內聯函數

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

那C語言已經有瞭宏替換，為什麼C++還要出現內聯函數呢？

主要是有兩個原因：

1.宏晦澀難懂不好控制,特別容易寫錯.語法機制設計不好。

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

如果在Add函數前增加 inline 關鍵字將其改成內聯函數，在編譯期間編譯器會用函數體替換函數的調用。 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，需要對編譯器進行設置，否則不會展開 ( 因為 debug 模式下，編譯器默認不會對代碼進 行優化，以下給出 vs2019 的設置方式 )

1.3內斂函數的特性

1. inline 是一種 以空間換時間 的做法，省去調用函數額開銷。所以 代碼很長 或者有 循環 / 遞歸 的函數不適宜使用作為內聯函數。

2. inline 對於編譯器而言隻是一個建議 ，編譯器會自動優化，如果定義為 inline 的函數體內有循環 / 遞歸等等，編譯器優化時會忽略掉內聯。

3. inline 不建議聲明和定義分離，分離會導致鏈接錯誤。因為 inline 被展開，就沒有函數地址瞭，鏈接就會找不到

  • inline是一種以空間換時間的做法,省去調用函數額開銷(建立棧幀).所以代碼很長或者遞歸的函數不適宜用內聯函數.

這裡代碼多長算長呢? 一般是10行左右，具體取決於編譯器。

  • inline對於編譯器而言隻是一個建議，編譯器會自動優化，如果定義為inline的函數體內有循環/遞歸等等，編譯器優化時會忽略掉內聯。

這裡可以舉個例子，假設我們有一個代碼需要10行，但是我們需要調用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，取決於編譯器。

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;
}

我們發現，雖然Add函數前加瞭inline，但是最終卻沒有展開。

  • inline不建議聲明和定義分離，分離會導致鏈接錯誤。因為inline被展開，就沒有函數地址瞭，鏈接就會找不到

我們在f.cpp中調用一下：發現報錯瞭

在這裡他就會發生鏈接錯誤：

這是因為test.h中替換到test.cpp中發現是內聯函數，內聯函數不需要生成地址，因為內聯函數調用的地方都展開瞭，因此不會存在在符號表中。外部調用時就找不到。因此不要將聲明和定義分開。

2.auto關鍵字

2.1 auto簡介

在早期 C/C++ 中 auto 的含義是：使用 auto 修飾的變量，是具有自動存儲器的局部變量。C++11中，標準委員會賦予瞭auto 全新的含義即： auto 不再是一個存儲類型指示符，而是作為一個新的類型 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期推導而得

auto在C語言中我們是接觸過的：最寬宏大量的關鍵字，由於局部變量默認都是auto修飾的，因此auto可以省略，這就導致auto常常被人忽略。那麼在C++11中，auto進行瞭升級，有瞭新的功能–自動推導。（註意：auto新功能隻是在C++11之後才有此功能）

那麼auto是怎麼自動推導呢？

我們可以使用typeid，來打印一個變量的類型。

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

我們發現auto的自動推導還是很智能的。

auto意義之一：類型很長時，懶得寫，可以讓他自動推導

註意：

使用 auto 定義變量時必須對其進行初始化，在編譯階段編譯器需要根據初始化表達式來推導 auto 的實際類 型 。因此 auto 並非是一種 “ 類型 ” 的聲明，而是一個類型聲明時的 “ 占位符 ” ，編譯器在編譯期會將 auto 替換為 變量實際的類型 。

2.2 auto的使用細則

1. auto與指針和引用結合起來使用auto聲明指針類型時，用auto和auto*沒有任何區別，但用auto聲明引用類型時則必須加&.

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

2. 在同一行定義多個變量當在同一行聲明多個變量時，這些變量必須是相同的類型，否則編譯器將會報錯，因為編譯器實際隻對第一個類型進行推導，然後用推導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推導會沖突的

2.3 auto不能推導的場景

1. auto不能作為函數的參數

// 此處代碼編譯失敗，auto不能作為形參類型，因為編譯器無法對a的實際類型進行推導
void TestAuto(auto a)
{}

2. auto不能直接用來聲明數組

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

2.4 auto與新式for循環使用

在平常我們打印一個array數組，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結合范圍for循環打印這個數組：

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

在這裡我們使用到瞭一個新的for循環，范圍for。它會依次自動取array中的數據，賦值給e，並且會自動判斷結束，因此我們使用auto可以自動識別數組元素的類型。

註意：e隻是array的拷貝，改變e不會改變array數組的內容。如果我們想改變array的內容，隻需要加個引用即可，意思是讓e成為array的別名，代碼如下：

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

到此這篇關於C++深入探索內聯函數inline與auto關鍵字的使用的文章就介紹到這瞭,更多相關C++ inline與auto內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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