C++ ：内联函数inline|nullptr

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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。

a.

b.

**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