??前言

上篇文章中，對函數(shù)重載和內(nèi)聯(lián)函數(shù)的作用和特性使用，進(jìn)行了精細(xì)的詳解。

引用和指針混不清？引用的抽絲剝繭！還有不用寫類型可以自動推導(dǎo)的關(guān)鍵字？for遍歷竟然還有我們沒見過的面孔！新版空指針nullptr！本篇會對這些進(jìn)行細(xì)致的講解，以幫助大家更好的了解c++語法。

???引用

? 你有沒有被人起過外號?比如身邊的朋友,喊他的時(shí)候不會叫他的全名,像我很好的朋友,我一般都喜歡叫他"阿威",而不會去稱呼全名.我叫他"阿威",他還是他沒有什么問題.

? 這里新登場的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.

??引用的概念

 語法	： 類型& 引用變量名(對象名) = 引用實(shí)體；

從圖中我們可以看出b不僅和a的值相同,地址也是一模一樣!這是為什么?

這里要注意的一點(diǎn)是:引用類型必須和引用實(shí)體是同種類型的!

這里編譯器直接就報(bào)錯(cuò)了,這樣是不被允許的!

??引用的特性

?引用在定義時(shí)必須初始化

這里的引用a沒有初始化,編譯器直接報(bào)錯(cuò)了!

?一個(gè)變量可以有多個(gè)引用

此時(shí)這些引用都是n的別名,指向的就是n,和n共用一塊空間!

? 引用一旦引用一個(gè)實(shí)體，再不能引用其他實(shí)體

這里的n最開始是a別名,是指向a的引用,引用只能引用一個(gè)實(shí)體,一旦有了就不能再換了!所以這里的n拿到的是b的值,并不是引用了b,由于n是a的別名,二者共用一塊空間,所以改了n改成了20,因此a也會是20!

??常引用

在C++中，常引用是指在函數(shù)參數(shù)列表或變量聲明中使用const關(guān)鍵字來修飾的引用。常引用的作用是限制對被引用對象的修改。

語法：	const 數(shù)據(jù)類型 &引用名 = 被引用對象;

常引用的特點(diǎn)如下：

1. 常引用只能引用常量或臨時(shí)對象，不能引用非常量對象。
2. 常引用不允許對被引用對象進(jìn)行修改，即不能通過常引用修改被引用對象的值。
3. 常引用可以接受非常量對象、常量對象和臨時(shí)對象作為參數(shù)。
4. 常引用可以提高程序的效率，因?yàn)槌Ｒ貌恍枰獎?chuàng)建臨時(shí)變量。

常引用只能引用常量或臨時(shí)對象，不能引用非常量對象。如果需要引用非常量對象并且不允許修改該對象的值，可以使用const修飾符來聲明常量對象。

??使用場景

?做參數(shù)

在沒有引用前,我們交換兩個(gè)變量的值需要使用指針來完成?，F(xiàn)在可以使用引用來完成了。

?做返回值

上面是一段有問題的代碼！

這里的結(jié)果是不確定的,因?yàn)锳dd函數(shù)返回是c的別名,也就是引用,ret接受到的就是c,此時(shí)ret就是c,第一次調(diào)用,如果函數(shù)棧幀結(jié)束后,這塊空間沒有被銷毀,那么ret就是3,如果空間被銷毀了,那么ret就是不確定的值.

? 第二次函數(shù)調(diào)用Add,雖然ret沒有接受,但是因?yàn)樵诘谝淮魏瘮?shù)調(diào)用后,ret就已經(jīng)是c的別名了,是指向c的引用,由于函數(shù)棧幀空間的復(fù)用性,第二次Add的調(diào)用還是在上一次的空間,此時(shí)c更改了值,那么ret也就會修改!

? 但是這是不確定的,因?yàn)樵诓煌木幾g器下,函數(shù)棧幀調(diào)用后,會不會立即清空空間,所以值是不確定的,如果銷毀了,那么ret引用的值就是個(gè)隨機(jī)值,如果沒銷毀,那就是函數(shù)正常的返回值.(vs2022下不會立即空間清除)

但是如果加上了static修飾就會不一樣,因?yàn)楸籹tatic修飾的變量是靜態(tài)變量,是放在靜態(tài)區(qū)上的,而不是棧上,并且由于static修飾的靜態(tài)的變量只能被初始化一次,所以可以在一定程度上保證安全.

??傳值與傳引用效率比較

以值作為參數(shù)或者返回值類型，在傳參和返回期間，函數(shù)不會直接傳遞實(shí)參或者將變量本身直接返回，而是傳遞實(shí)參或者返回變量的一份臨時(shí)的拷貝，因此用值作為參數(shù)或者返回值類型，效率是非常低下的，尤其是當(dāng)參數(shù)或者返回值類型非常大時(shí)，效率就更低。

如圖所示,你可以看出傳引用的效率還是很高的!

• 傳值的優(yōu)點(diǎn)是簡單、直觀，不會對原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生任何影響。但是，傳值會導(dǎo)致參數(shù)的副本被創(chuàng)建，如果參數(shù)較大，傳值的效率可能會比較低。

• 傳引用的優(yōu)點(diǎn)是效率高，因?yàn)椴恍枰獎?chuàng)建參數(shù)的副本。同時(shí)，傳引用可以直接修改原始數(shù)據(jù)，對原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。但是，需要注意的是，如果函數(shù)內(nèi)部不需要修改參數(shù)的值，傳引用可能會導(dǎo)致意外的修改，因此需要謹(jǐn)慎使用。

??值和引用作為返回值類型的性能比較

函數(shù)可以返回值或引用作為返回類型。返回值是將函數(shù)的結(jié)果復(fù)制一份返回，而返回引用是返回原始數(shù)據(jù)的引用。

通過上述代碼的比較，發(fā)現(xiàn)傳值和指針在作為傳參以及返回值類型上效率相差很大。

• 返回值的優(yōu)點(diǎn)是簡單、直觀，不會對原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生任何影響。但是，返回值會導(dǎo)致結(jié)果的副本被創(chuàng)建，如果結(jié)果較大，返回值的效率可能會比較低。

• 返回引用的優(yōu)點(diǎn)是效率高，因?yàn)椴恍枰獎?chuàng)建結(jié)果的副本。同時(shí)，返回引用可以直接修改原始數(shù)據(jù)，對原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。但是，需要注意的是，返回引用時(shí)需要確保原始數(shù)據(jù)的生命周期足夠長，否則返回的引用可能會指向無效的數(shù)據(jù)。

??指針和引用的區(qū)別

引用在很多地方好像與指針類似,這里來區(qū)分他們二者的不同.

?語法上的區(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

?底層上的區(qū)別

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

?檢驗(yàn)

通過觀察匯編我們可以看出,引用的實(shí)現(xiàn)是與指針相同的。那既然如此,引用是不是就是指針呢?我們來驗(yàn)證一下,指針根據(jù)平臺的不同,分為4~8字節(jié),我們來看看引用的大小。

64位平臺下,指針大小8字節(jié),而引用ccc還是1個(gè)字節(jié)的大小,因?yàn)樵谡Z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,編譯器是跟語法走的。

?引用與指針的不同點(diǎn)

1. 引用概念上定義一個(gè)變量的別名，指針存儲一個(gè)變量地址。
2. 引用在定義時(shí)必須初始化，指針沒有要求
3. 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
4. 沒有NULL引用，但有NULL指針
5. 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位平臺下占4個(gè)字節(jié))
6. 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
7. 有多級指針，但是沒有多級引用
8. 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
9. 引用比指針使用起來相對更安全

???auto關(guān)鍵字

??類型別名

隨著程序越來越復(fù)雜，程序中用到的類型也越來越復(fù)雜，經(jīng)常體現(xiàn)在：

1. 類型難于拼寫
2. 含義不明確導(dǎo)致容易出錯(cuò)

以前我們可能會用到typedef來給復(fù)雜的類型取別名.

使用typedef給類型取別名確實(shí)可以簡化代碼，但是typedef有會遇到新的難題

在編程時(shí)，常常需要把表達(dá)式的值賦值給變量，這就要求在聲明變量的時(shí)候清楚地知道表達(dá)式的
類型。然而有時(shí)候要做到這點(diǎn)并非那么容易，因此C++11給auto賦予了新的含義.

??auto簡介

“auto” 關(guān)鍵字是C++11引入的，用于自動推導(dǎo)變量的類型。它可以根據(jù)變量的初始值來確定變量的類型，從而簡化代碼編寫和類型聲明的過程。

• 使用auto定義變量時(shí)必須對其進(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。
• 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”，編譯器在編譯期會將auto替換為變量實(shí)際的類型。

??auto使用細(xì)節(jié)

?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&

?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，否則編譯器將會報(bào)錯(cuò)，因?yàn)榫幾g器實(shí)際只對第一個(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。

??auto不能推導(dǎo)的場景

?函數(shù)參數(shù)

由于函數(shù)參數(shù)的類型是在函數(shù)調(diào)用時(shí)確定的，編譯器無法在編譯時(shí)推導(dǎo)出參數(shù)的類型。

void foo(auto x); // 錯(cuò)誤，auto 不能用于函數(shù)參數(shù)的類型聲明

?模板參數(shù)

模板參數(shù)的類型是在實(shí)例化時(shí)確定的，編譯器無法在編譯時(shí)推導(dǎo)出模板參數(shù)的類型。

template <typename T>
void foo(auto x); // 錯(cuò)誤，auto 不能用于模板參數(shù)的類型聲明

?類成員變量

類成員變量的類型是在類定義時(shí)確定的，編譯器無法在編譯時(shí)推導(dǎo)出類成員變量的類型。

class MyClass {
    auto x; // 錯(cuò)誤，auto 不能用于類成員變量的類型聲明
};

?靜態(tài)變量

靜態(tài)變量的類型是在編譯時(shí)確定的，編譯器無法在編譯時(shí)推導(dǎo)出靜態(tài)變量的類型。

static auto x = 10; // 錯(cuò)誤，auto 不能用于靜態(tài)變量的類型聲明

??auto不能直接用來聲明數(shù)組

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

}

• 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)勢用法就是跟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

??語法

正常我們?nèi)绻闅v一個(gè)數(shù)組的話,會是下面這樣的代碼:

void TestFor()
{
    int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
    array[i] *= 2;
    for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p)
    cout << *p << endl;
}

對于一個(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)后的括號由冒號“ ：”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。

void TestFor()
{
    int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for(auto& e : array)
    e *= 2;
    for(auto e : array)
    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)。

??使用條件

?for循環(huán)迭代的范圍必須是確定的

• 對于數(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。

  注意：以下代碼就有問題，因?yàn)閒or的范圍不確定,在函數(shù)參數(shù)中，使用數(shù)組作為參數(shù)時(shí)，會自動轉(zhuǎn)換為指針類型。因此，int array[] 實(shí)際上是 int* array 的語法糖。

void TestFor(int array[])
{
    for(auto& e : array)
    cout<< e <<endl;
}

?迭代的對象要實(shí)現(xiàn)++和==的操作

關(guān)于迭代器,我會在以后的文章中,給大家詳細(xì)講解

???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，否則可能會出現(xiàn)
不可預(yù)料的錯(cuò)誤，比如未初始化的指針。

??NULL

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：

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif

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)，都不可避免的會遇到一些麻煩，比如:

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，必須對其進(jìn)行強(qiáng)轉(zhuǎn)(void*)0

?指針空值

在 C 語言中，通常使用宏定義 NULL 來表示空指針。NULL 被定義為一個(gè)整數(shù)常量 0。在 C++ 中，也可以使用 NULL 來表示空指針，但更推薦使用更加類型安全的 nullptr。

int* ptr = NULL; // 使用 NULL 表示空指針

??nullptr

在 C++11 中引入了 nullptr 關(guān)鍵字，用于表示空指針。nullptr 是一個(gè)特殊的空指針常量，具有空指針類型。使用 nullptr 可以避免一些與整數(shù)常量 0 相關(guān)的問題，提供更好的類型安全性。

int* ptr = nullptr; // 使用 nullptr 表示空指針

??注意事項(xiàng)

1. nullptr 可以隱式轉(zhuǎn)換為任意指針類型，但不能隱式轉(zhuǎn)換為整數(shù)類型。
2. nullptr 和 NULL 是不同的。nullptr 是一個(gè)空指針常量，而 NULL 是一個(gè)整數(shù)常量。
3. 在 C++11 中，推薦使用 nullptr 來表示空指針，以提供更好的類型安全性。
4. 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。
5. 在C++11中，sizeof(nullptr) 與 sizeof((void*)0)所占的字節(jié)數(shù)相同。
6. 為了提高代碼的健壯性，表示指針空值時(shí)建議最好使用nullptr。

???全篇總結(jié)

? 本章我們詳細(xì)的了解到了c++中的引用,還有作為關(guān)鍵字引入的auto和nullptr,以及一種新的for遍歷方式.

??至此c++入門篇就已經(jīng)算是結(jié)束啦,如果你搞明白這些,c++就已經(jīng)算是入門啦!
看到這里了還不給博主留個(gè)：
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到了這里，關(guān)于【c++入門】引用詳解 | auto的類型推導(dǎo) | 范圍for循環(huán) | nullptr空指針的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?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)！