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C++系列專欄：C++頭疼記
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目錄
前言
引用
概念
引用的特點(diǎn)
常引用?
引用的使用場(chǎng)景
做參數(shù)
?做返回值
引用和指針的區(qū)別
引用和指針的不同點(diǎn)：
內(nèi)聯(lián)函數(shù)
內(nèi)聯(lián)函數(shù)概念
?編輯
內(nèi)聯(lián)函數(shù)的特點(diǎn)
auto關(guān)鍵字
概念
auto使用細(xì)則
范圍for循環(huán)
for范圍的使用條件
指針空值nullptr
前言
從上篇文章我們開始分享C++的一些入門基礎(chǔ)知識(shí)，講到了關(guān)鍵字、命名空間等一些基礎(chǔ)問題，今天我們繼續(xù)分享一些基礎(chǔ)知識(shí)，讓大家更深入的入門C++。
引用
-
概念
引用不是新定義一個(gè)變量，而是給已存在變量取了一個(gè)別名，編譯器不會(huì)為引用變量開辟內(nèi)存空
間，它和它引用的變量共用同一塊內(nèi)存空間。就比如叫你有時(shí)稱呼你朋友的并不會(huì)使用他的大名，而是使用他的外號(hào)，雖然兩個(gè)稱呼不一樣但是都指的是同一個(gè)人。
- 實(shí)例
在C++中我們使用 & 符號(hào)來完成引用操作
int main()
{
int a = 10;
int& b = a;
cout << a << endl;
cout << b << endl;
return 0;
}
注意：引用類型必須和引用實(shí)體時(shí)同種類型的
-
引用的特點(diǎn)
- ?引用在定義時(shí)必須初始化
- ?一個(gè)變量可以有多個(gè)引用
- 引用一旦引用一個(gè)實(shí)體，再不能引用其他實(shí)體
//引用的特點(diǎn)
int main()
{
int a = 10;
//int& ra;
//不可以空引用
int& ra = a;
int& rra = a;
cout << a << endl;
cout << ra << endl;
cout << rra << endl;
//一個(gè)實(shí)體可以有多個(gè)引用
int b = 1;
ra = b;
cout << a << endl;
cout << ra << endl;
//引用一旦引用了一個(gè)實(shí)體，就再也不可以引用其他實(shí)體，否則會(huì)改變?cè)纫脤?shí)體的值
return 0;
}-
常引用?
const和引用配合使用時(shí)的注意點(diǎn)
//常引用
int main()
{
const int a = 10;
//int& ra = a;
const int& ra = a;
//a是常量，直接引用，會(huì)報(bào)錯(cuò) 要使用const修飾 引用
//int& b = 10;
const int& b = 10;
//直接引用10會(huì)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)?0是常量，需要用const修飾引用
double c = 3.14;
//int& rc = c;
double& rc = c;
//引用類型一定要相同
const int& rrc = c;
//隱式類型提升 并不是對(duì)c進(jìn)行提升而是會(huì)產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)變量
return 0;
}-
引用的使用場(chǎng)景
做參數(shù)
//做參數(shù)
int add(int& a, int& b)
{
return a + b;
}
int main()
{
int a = 10;
int b = 30;
cout << add(a, b) << endl;
return 0;
}
?做返回值
//做返回值
int& count()
{
static int n = 10;
n++;
return n;
}
int main()
{
cout << count() << endl;
return 0;
}
我們來看看下面的代碼
//經(jīng)典的錯(cuò)誤標(biāo)準(zhǔn)的零分
int& Add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret = Add(1, 2);
Add(3, 4);
cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;
return 0;
}?
你們可以在自己的電腦上面嘗試運(yùn)行這段代碼看看運(yùn)行結(jié)果。
這里的運(yùn)行結(jié)果為7或者隨機(jī)值。我們的c沒有被static修飾函數(shù)調(diào)用完成后，會(huì)銷毀棧幀n會(huì)丟失，有的編譯器會(huì)清理數(shù)據(jù)，有的不會(huì)，因此會(huì)產(chǎn)生上面的情況。
注意：
如果函數(shù)返回時(shí)，出了函數(shù)作用域，如果返回對(duì)象還在(還沒還給系統(tǒng))，則可以使用
引用返回，如果已經(jīng)還給系統(tǒng)了，則必須使用傳值返回。
-
引用和指針的區(qū)別
在語法概念上引用就是一個(gè)別名，沒有獨(dú)立空間，和其引用實(shí)體共用同一塊空間。
//引用和實(shí)體公用一塊空間
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
cout << "&a= " << &a << endl;
cout <<"&ra= " << &ra << endl;
return 0;
}
在底層實(shí)現(xiàn)上實(shí)際是有空間的，因?yàn)橐檬前凑罩羔樂绞絹韺?shí)現(xiàn)的。
//底層是有空間的，按照指針的方式來實(shí)現(xiàn)的
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
int* pa = &a;
cout << sizeof(ra) << endl;
cout << sizeof(pa) << endl;
return 0;
}
我們來看下引用和指針的匯編代碼對(duì)比：
我們會(huì)發(fā)現(xiàn)C++中的引用和C語言中的指針非常相似，但是還是有很多的區(qū)別。
-
引用和指針的不同點(diǎn)：
- 引用概念上定義一個(gè)變量的別名，指針存儲(chǔ)一個(gè)變量地址。
- 引用在定義時(shí)必須初始化，指針沒有要求
- 引用在初始化時(shí)引用一個(gè)實(shí)體后，就不能再引用其他實(shí)體，而指針可以在任何時(shí)候指向任何一個(gè)同類型實(shí)體
- 沒有NULL引用，但有NULL指針
- 在sizeof中含義不同：引用結(jié)果為引用類型的大小，但指針始終是地址空間所占字節(jié)個(gè)數(shù)(32位平臺(tái)下占4個(gè)字節(jié))
- 引用自加即引用的實(shí)體增加1，指針自加即指針向后偏移一個(gè)類型的大小
- 有多級(jí)指針，但是沒有多級(jí)引用
- 訪問實(shí)體方式不同，指針需要顯式解引用，引用編譯器自己處理
- 引用比指針使用起來相對(duì)更安全?
內(nèi)聯(lián)函數(shù)
在介紹內(nèi)聯(lián)函數(shù)之前我們還要溫習(xí)以下C語言中的宏
#define Add(x, y) ((x)+(y))
int main()
{
int x = 1;
int y = 2;
cout << Add(x, y) << endl;
return 0;
}這是使用宏定義的一個(gè)加法表達(dá)式
宏的優(yōu)點(diǎn)：
- 不用調(diào)用堆棧，性能高
- 代碼復(fù)用性高
宏的缺點(diǎn)：
- 不可以調(diào)試
- 代碼可讀性差，可維護(hù)性差，容易誤用
- 沒有類型安全檢查
基于宏的缺點(diǎn)C++使用
- 定義常量 換用const enum
- 短小函數(shù)的定義 換用內(nèi)聯(lián)函數(shù)
替代C語言中的宏
-
內(nèi)聯(lián)函數(shù)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)調(diào)
用建立棧幀的開銷，內(nèi)聯(lián)函數(shù)提升程序運(yùn)行的效率。
如果在上述函數(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)閐ebug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vs2013的設(shè)置方式)
-
內(nèi)聯(lián)函數(shù)的特點(diǎn)
- inline是一種以空間換時(shí)間的做法，如果編譯器將函數(shù)當(dāng)成內(nèi)聯(lián)函數(shù)處理，在編譯階段，會(huì)用函數(shù)體替換函數(shù)調(diào)用，缺陷：可能會(huì)使目標(biāo)文件變大，優(yōu)勢(shì)：少了調(diào)用開銷，提高程序運(yùn)行效率。
- inline對(duì)于編譯器而言只是一個(gè)建議，不同編譯器關(guān)于inline實(shí)現(xiàn)機(jī)制可能不同，一般建議：將函數(shù)規(guī)模較小(即函數(shù)不是很長，具體沒有準(zhǔn)確的說法，取決于編譯器內(nèi)部實(shí)現(xiàn))、不是遞歸、且頻繁調(diào)用的函數(shù)采用inline修飾，否則編譯器會(huì)忽略inline特性。
- 下圖為《C++prime》第五版關(guān)于inline的建議：
- 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)地址了或者說生成的地址不在符號(hào)表中，鏈接就會(huì)找不到。?
// F.h #include <iostream> using namespace std; inline void f(int i); // F.cpp #include "F.h" void f(int i) { cout << i << endl; } // main.cpp #include "F.h" int main() { f(10); return 0; } // 鏈接錯(cuò)誤：main.obj : error LNK2019: 無法解析的外部符號(hào) "void __cdecl f(int)" (?f@@YAXH@Z)，該符號(hào)在函數(shù) _main 中被引用
auto關(guān)鍵字
-
概念
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，但遺憾的
是一直沒有人去使用它，大家可思考下為什么？
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。
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = &a;
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
cout << typeid(d).name() << endl;
return 0;
}
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。
-
auto使用細(xì)則
1. auto與指針和引用結(jié)合起來使用
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 a = 10;
auto& ra = a;
auto pa = &a;
auto* ppa = &pa;
cout << typeid(ra).name() << endl;
cout << typeid(pa).name() << endl;
cout << typeid(ppa).name() << endl;
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。
?
int main()
{
auto a = 2, b = 3;
auto c = 4, d = 3.14;//c和d的類型不一樣
return 0;
}
?auto不能推導(dǎo)的場(chǎng)景
- 不可以做函數(shù)的參數(shù)
- 不可以直接用來聲明數(shù)組
- 為了避免與C++98中的auto發(fā)生混淆，C++11只保留了auto作為類型指示符的用法
- auto在實(shí)際中最常見的優(yōu)勢(shì)用法就是跟以后會(huì)講到的C++11提供的新式for循環(huán)，還有l(wèi)ambda表達(dá)式等進(jìn)行配合使用。
范圍for循環(huán)
我們?cè)谥皩?duì)數(shù)組初始化操作時(shí)，要得到數(shù)組的大小遍歷。
int main()
{
int a[5] = { 1,2,3,4,5 };
for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++)
{
a[i] *= 2;
}
for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++)
{
cout << a[i];
}
return 0;
}?對(duì)于一個(gè)有范圍的集合而言，由程序員來說明循環(huán)的范圍是多余的，有時(shí)候還會(huì)容易犯錯(cuò)誤。因
此C++11中引入了基于范圍的for循環(huán)。for循環(huán)后的括號(hào)由冒號(hào)“ ：”分為兩部分：第一部分是范
圍內(nèi)用于迭代的變量，第二部分則表示被迭代的范圍。
int main()
{
int a[] = { 1,2,3,4,5 };
for (auto &e : a)
{
e *= 2;
}
for (auto e : a)
{
cout << e << " ";
}
return 0;
}注意：
與普通循環(huán)類似，可以用continue來結(jié)束本次循環(huán)，也可以用break來跳出整個(gè)循環(huán)。
-
for范圍的使用條件
- for循環(huán)迭代的范圍必須是確定的
- 對(duì)于數(shù)組而言，就是數(shù)組中第一個(gè)元素和最后一個(gè)元素的范圍；對(duì)于類而言，應(yīng)該提供begin和end的方法，begin和end就是for循環(huán)迭代的范圍。
- 迭代的對(duì)象要實(shí)現(xiàn)++和==的操作。(關(guān)于迭代器這個(gè)問題，以后會(huì)講，現(xiàn)在提一下，沒辦法講清楚，現(xiàn)在大家了解一下就可以了)
指針空值nullptr
在良好的C/C++編程習(xí)慣中，聲明一個(gè)變量時(shí)最好給該變量一個(gè)合適的初始值，否則可能會(huì)出現(xiàn)
不可預(yù)料的錯(cuò)誤，比如未初始化的指針。如果一個(gè)指針沒有合法的指向，我們基本都是按照如下
方式對(duì)其進(jìn)行初始化：
我們先看這段代碼
void func(int)
{
cout << "func(int)" << endl;
}
void func(int*)
{
cout << "func(int*)" << endl;
}
int main()
{
func(0);
func(nullptr);
return 0;
}
什么原因呢？
NULL實(shí)際是一個(gè)宏，在傳統(tǒng)的C頭文件(stddef.h)中，可以看到如下代碼：
可以看到，NULL可能被定義為字面常量0，或者被定義為無類型指針(void*)的常量。不論采取何
種定義，在使用空值的指針時(shí)，都不可避免的會(huì)遇到一些麻煩。
我們對(duì)上面的代碼改改：
void func(int)
{
cout << "func(int)" << endl;
}
void func(int*)
{
cout << "func(int*)" << endl;
}
int main()
{
func(0);
//func(NULL);
func((int*)NULL);
return 0;
}
程序本意是想通過f(NULL)調(diào)用指針版本的f(int*)函數(shù)，但是由于NULL被定義成0，因此與程序的
初衷相悖。
在C++98中，字面常量0既可以是一個(gè)整形數(shù)字，也可以是無類型的指針(void*)常量，但是編譯器
默認(rèn)情況下將其看成是一個(gè)整形常量，如果要將其按照指針方式來使用，必須對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)轉(zhuǎn)(void
*)0。
注意：
- 在使用nullptr表示指針空值時(shí)，不需要包含頭文件，因?yàn)閚ullptr是C++11作為新關(guān)鍵字引入的。
- 在C++11中，sizeof(nullptr) 與 sizeof((void*)0)所占的字節(jié)數(shù)相同。
- 為了提高代碼的健壯性，在后續(xù)表示指針空值時(shí)建議最好使用nullptr。
今天的內(nèi)容到這里就結(jié)束了，看完這篇文章我們也算是步入C++這門語言的大門了。這兩篇內(nèi)容中的知識(shí)在我們以后的文章中會(huì)經(jīng)常用到，希望大家細(xì)細(xì)品味，看完后有很大的收獲。也希望大家留言指出我文章中出現(xiàn)的內(nèi)容，同時(shí)也感謝各位看官的三連支持，你們的支持就是我更新的動(dòng)力?。?！文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-718786.html
下篇預(yù)告：類和對(duì)象！??！文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-718786.html
到了這里，關(guān)于【C++初階】引用&內(nèi)聯(lián)函數(shù)&auto關(guān)鍵字&范圍for循環(huán)&nullptr的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)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TOY模板網(wǎng)！
