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深入解读C++ 内联函数inline|nullptr

2024-07-18 09:28:44 作者：Harper·Lee

内联函数：用** inline 修饰的函数叫做内联函数,编译时C++编译器会在调用的地方展开内联函数**,这样调用内联函数就需要创建栈桢,就提高效率了,这篇文章给大家介绍C++ 内联函数inline|nullptr的相关知识,感兴趣的朋友跟随小编一起看看吧

一、inline关键字

1.1 什么是内联函数？

内联函数：用** inline 修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用的地方展开内联函数**，这样调用内联函数就需要创建栈桢，就提高效率了。

1.2 为什么会有内联函数？

1.2.1 回顾宏

主要目的就是为了替代C语言中的宏。先回顾一下什么是宏：

宏就是一种替换，右边的替换掉左边的；

#include<iostream>
using namespace std;
//right
#define ADD(x,y) ((x)+(y))//括起来
int main()
{
    int ret = ADD(1,2);//替换后：int ret = ((1)+(2));
    cout << ADD(1,2) << endl;
    return 0;
}

宏的末尾不能加分号，否则 ; 对语句造成干扰，出现语法错误。

#include<iostream>
using namespace std;
//如果加了分号
#define ADD(x,y) ((x)+(y));
int main()
{
    int ret = ADD(1,2);//替换后：int ret = ((1)+(2));
    cout << ADD(1,2); << endl;//error
    return 0;
}

宏用于替换的表达式一定加整体括号。

C语言中宏的缺点：

不能进行调试（预处理时宏就被处理掉了）。
没有类型安全的检查。
缺一个括号都容易出现错误。有里面的括号，也有外层的括号。括号的优先级最高。
复杂时容易写错。例如一个加法函数：

//right
#define ADD(x,y) ((x)+(y))//括起来
int main()
{
    int ret = ADD(1,2);//替换后：int ret = ((1)+(2));
    return 0;
}
//error
#define ADD(x,y) (x+y)
#define ADD(x,y) (x)+(y)
#define ADD(x,y) (x+y)
#define ADD(x,y) ((x)+(y));//不能加分号
#define ADD(int x,int y) return x+y;//不能加分号;

1.2.2 宏的改进–内联函数

根据上面的回顾可知，宏的问题缺陷很多，因此C++将它改进为一种函数——内联函数。
C语言实现宏函数时，也会在预处理是替换展开，但是宏函数实现很复杂很容易出错，而且不方便调试，C++设计实现 inline 的目的就是替代C的宏函数。

1.3 内联函数的特性

宏不能进行调试，但是内联函数可以。宏的原理是直接替换，内联函数的原理根据反汇编研究。

#include<iostream>
using namespace std;
inline int Add(int a, int b)
{
	int ret = a + b;
	return ret;
}
int main()
{
	int ret = Add(1, 2);
	cout << Add(1, 2) * 5 << endl;
	cout << ret << endl;
	return 0;
}

inline 对于编译器而言只是一个建议，不同编译器关于 inline 什么情况展开各不相同。也就是说，就算加了 inline，编译器也可以选择在调用的地方不展开。因为C++标准没有规定这个。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，直接选择调用该函数，不再展开。

**VS编译器debug版本下默认是不展开 inline 的，这样方便调试。**让编译器展开 inline 内联函数的具体操作如下：（两个地方改动）编译器无条件展开其实是有条件的：如果某个大函数有许多地方都在调用，若每个位置都展开，函数的合计展开次数就会很大，指令就会非常多。大函数进行内联展开，编译的可执行程序变大，用户体验感变差。

**inline 不建议声明和定义分离到两个文件，分离会导致链接错误。C++编译器默认不需要函数地址。**所以 inline 被展开，没有函数地址，链接时就会出现报错。也就是说，**加了inline的函数会让编译器认为这并不是一个函数，所以不会被存到函数调用符号表里，因此不能将声明和定义分离！！**正确做法：将inline的声明和定义都放在头文件里！这样子在预处理的时候该定义就会被放到执行文件里。

// F.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);//声明
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int i)//定义
{
	cout << i << endl;
}
// main.cpp
#include "F.h"
int main()
{
	// 链接错误：⽆法解析的外部符号 
	f(10);//链接：但是.h文件中函数的声明被inline修饰了，就没有函数地址 
	return 0;
}

二、指针空值nullptr

2.1 C和C++中NULL的含义

NULL实际上是一个宏NULL，在传统C语言文件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

由上面的代码可以看出，NULL可能被定义为是字面常量0，或者被定义为是无类型指针(void)的常量。这两种定义在使用空值指针时，就会出现歧义。比如下面：*

#include<iostream>
using namespace std;
void f(int x)
{
	cout << "f(int x)" << endl;
}
void f(int* ptr)
{
	cout << "f(int* ptr)" << endl;
}
int main()
{
	f(0);
	// 本想通过f(NULL)调⽤指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，调⽤了f(intx)，因此与程序的初衷相悖。
	f(NULL);
	f((int*)NULL);//NULL写成0也可以
	// f((void*)NULL);//强转成void*，编译报错：error C2665: “f”: 2 个重载中没有⼀个可以转换所有参数类型
    f(nullptr);
	return 0;
}

运行结果：

根据运行结果可知，NULL被定义为0，就没有调用指针版本的 f(int*) 函数。
为了解决这个问题，C++11中引入了一个特殊的关键字——nullptr，这样就可以调用该函数了。

2.2 nullptr的特点

nullptr有以下几个特点：

nullptr是一种特殊类型的字面量，它可以转化成任一其他类型的指针类型。

使用nullptr定义空指针可以避免类型转换的问题，因为nullptr只能被隐式转换位指针类型，而不能转换成整数类型。

int* p1 = nullptr;  //right
int i = nullptr;    //error

2.3 C和C++中void*的区别

上面的例子代码中，f(void*) NULL;会报错，报错原因分析：C语言中 void 指针是一个垃圾桶，什么类型的指针都可以接受；C++中 void 指针需要进行强制类型转换。**

//test.c
void* p1 = NULL;   //p1表示空指针
void* p2 = p1;     //right，不用强转
//test.cpp
void* p3 = NULL;
int* p4 = p3;      //error
int* p5 = (int*)p3;//right，需要强转

到此这篇关于C++ 内联函数inline|nullptr的文章就介绍到这了,更多相关C++ 内联函数inline|nullptr内容请搜索脚本之家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脚本之家！