上次介紹了：開啟C++之旅（上）：探索命名空間與函數(shù)特性（缺省參數(shù)和函數(shù)重載）

今天就接著進行c++入門的知識講解

1.引用

1.1引用概念

引用不是新定義一個變量，而是給已存在變量取了一個別名，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。通過引用，你可以使用一個變量的多個名稱來訪問和修改它的值

定義形式：

類型& 引用變量名 = 引用實體（這里&就不是c中大家熟知的取地址了）

注意：引用類型必須和引用實體是同種類型的

int main()
{
	int a = 10;
	int& b = a;
	cout << a << endl;
	b = 1;
	cout << a << endl;
	return 0;
}

二者也是共用一塊內(nèi)存空間

1.2引用特性

1. 引用在定義時必須初始化
2. 一個變量可以有多個引用(可以起多個別名)
3. 引用一旦引用一個實體，再不能引用其他實體（不能改變指向）

int main()
{
	int a = 0;
	int& b = a;
	int c = 10;
	b = c;//那這個到底是   c變成d的別名？還是d賦值給c？
	return 0;
}

因為引用不能改變指向，這個是賦值

1.3常引用

int main()
{
	const int a = 10;
	int& ra = a;//這樣編譯器會報錯
	return 0;
}

實際上這樣會擴大權(quán)限：本身用const修飾后，不能改變a的值了，但是如果引用后就能利用引用改變。這樣擴大了權(quán)限

這時使用常引用

int main()
{
	const int a = 10;
	const int& ra = a;//這樣才對,沒有擴大權(quán)限
	return 0;
}

其他情況

1. 對非常量定義常引用

int main()
{
	int a = 10;
	const int& ra = a;//這樣也可以，不會報錯
	return 0;
}

權(quán)限縮小是沒問題的

1. 隱式類型轉(zhuǎn)換，截斷，強制類型轉(zhuǎn)換

在 C++ 中，隱式類型轉(zhuǎn)換、截斷和強制類型轉(zhuǎn)換都可能導(dǎo)致臨時變量的創(chuàng)建，并且這些臨時變量通常具有常量性質(zhì)，那就需要用常引用

加了const就好了

在 C++ 中進行類型轉(zhuǎn)換時，通常會創(chuàng)建一個臨時變量來存儲轉(zhuǎn)換后的結(jié)果。這個臨時變量是一個匿名對象，它存儲了轉(zhuǎn)換后的值，但并不會影響原始變量的值。這也是為什么對a進行類型轉(zhuǎn)換后賦值，但是a不發(fā)生變化

1.4引用使用場景

1.4.1做參數(shù)

在函數(shù)中使用引用作為參數(shù)，可以讓你直接操作傳遞給函數(shù)的變量，而不是對其進行復(fù)制。這樣可以避免復(fù)制大型對象，提高效率，同時允許函數(shù)修改傳遞的變量值(可以簡單理解為：我們把別名傳了過來，當(dāng)然能通過別名來改變本身)

void Swap(int& a, int& b)//交換兩個整形
{
	int temp = b;
	b = a;
	a = temp;
}

1.4.2做返回值

在 C++ 中，函數(shù)可以返回引用，以避免在返回函數(shù)結(jié)果時產(chǎn)生拷貝。直接返回傳遞的變量的引用，允許你對該變量進行操作。然而，使用引用作為返回值需要小心，確保引用所指向的變量在函數(shù)返回后仍然有效

使用引用作為返回值的語法是在函數(shù)聲明或定義中將函數(shù)返回類型聲明為引用類型。

但是注意

1. 不能返回局部變量的引用

int& Add(int a, int b)
{
	int c = a + b;
	return c;//返回了局部變量的引用
}

int main()
{
	//有問題的代碼，這里不能用引用返回，否則為一個不確定的值
	int& ret = Add(1, 2);
	cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;
	Add(3, 4);
	cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;
	return 0;
}

• 在這里返回值是不是隨機值，取決于是否清理棧幀?。。。]有清理就是原值，清理了就是隨機的了）由于我是用VS編譯器，VS出棧沒有清理棧幀，所以導(dǎo)致這里打印出的是需要的到的值
• ret始終是函數(shù)調(diào)用時使用的空間里變量c的別名

出了函數(shù)作用域，返回對象(局部變量)就銷毀了，不能用引用返回，否則結(jié)果是不確定

最好返回指向全局變量、靜態(tài)變量、或動態(tài)分配內(nèi)存的引用，確保引用在函數(shù)返回后仍然有效

1. 如果使用static來解決上述問題，一定把靜態(tài)變量初始化和賦值分開

int& Add(int a, int b)
{
	static int c = a + b;
	return c;
}

int main()
{
	int& ret = Add(1, 2);
	cout << "Add(1, 2) is :" << ret << endl;
	Add(3, 4);
	cout << "Add(3, 4) is :" << ret << endl;
	return 0;
}

仍然有問題，因為

static 關(guān)鍵字用在局部變量上表示該變量在程序運行期間只初始化一次,后續(xù)再次調(diào)用時，不走那條語句了，直接return c

int& Add(int a, int b)
{
	static int c ;
	c = a + b;//分開就行了
	return c;
}

1.5引用與指針的區(qū)別

相信大家一開始都會抱有疑問，引用現(xiàn)在能做的指針不也都可以嗎？ 還有那個別名的底層是什么，怎么理解？

雖然在底層里，創(chuàng)建的引用變量實際是有空間的，可以通過匯編來觀察引用是按照指針方式來實現(xiàn)的

但是

在語法上：我們只是給那個空間取了一個別名，沒有開辟空間

int main()
{
	char a = '1';
	char& b = a;//如果開了空間，大小是4，沒有就是1
	cout << sizeof(b);
	return 0;
}

其他區(qū)別：

1. 引用概念上定義一個變量的別名，指針存儲一個變量地址。
2. 引用在定義時必須初始化，指針沒有要求
3. 引用在初始化時引用一個實體后，就不能再引用其他實體，而指針可以在任何時候指向任何一個同類型實體
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)個數(shù)(32位平臺下占4個字節(jié))
6. 引用自加即引用的實體增加1，指針自加即指針向后偏移一個類型的大小
7. 有多級指針，但是沒有多級引用
8. 訪問實體方式不同，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

2.內(nèi)聯(lián)函數(shù)

在學(xué)習(xí)c時，我們認識了宏

優(yōu)點： 1.增強代碼的復(fù)用性 2.提高性能。

缺點： 1.不方便調(diào)試宏（因為預(yù)編譯階段進行了替換） 2.導(dǎo)致代碼可讀性差，可維護性差，容易誤用。

3.沒有類型安全的檢查

為了解決缺點，c++中采用：

1. 常量定義 換用const enum

2. 短小函數(shù)定義 換用內(nèi)聯(lián)函數(shù)

2.1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C++編譯器會在調(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)提升程序運行的效率(用展開函數(shù)體來替代函數(shù)調(diào)用)

我們使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)：

2.2內(nèi)聯(lián)函數(shù)特性

1. inline是一種以空間換時間的做法，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，會用函數(shù)體替換函數(shù)調(diào)用。 缺陷：可能會使目標(biāo)文件變大。 優(yōu)勢：少了調(diào)用開銷，提高程序運行效率。
2. inline對于編譯器而言只是一個建議（會不會真的使用，看編譯器自己決定）不同編譯器關(guān)于inline實現(xiàn)機制可能不同，一般情況：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，否則編譯器會忽略inline特性
3. inline不建議聲明和定義分離，分離會導(dǎo)致鏈接錯誤。因為inline被展開，就沒有函數(shù)地址了，鏈接就會找不到

關(guān)于第三點：內(nèi)聯(lián)函數(shù)因為直接展開，也就不要地址查詢（內(nèi)聯(lián)函數(shù)名不會進入符號表），我們之前經(jīng)常在頭文件里進行聲明，一個源文件里面進行實現(xiàn)?，F(xiàn)在在其他源文件里使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)時不行的

3. auto關(guān)鍵字

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. 類型過長難于拼寫
2. 含義不明確導(dǎo)致容易出錯

auto就是來解決這個問題

3.1概念

C++11中，標(biāo)準(zhǔn)委員會賦予了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(dǎo)而得

int main()
{
	auto a = 1;
	auto b = 1.1;
	auto c = 'c';//但這些都不是主要的使用場景
	cout << typeid(a).name() << endl;
	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	return 0;
}

3.2auto的使用細則

1. auto與指針和引用結(jié)合起來使用

用auto聲明指針類型時，用auto和auto*沒有任何區(qū)別，但用auto聲明引用類型時則必須加&

1. 在同一行定義多個變量

當(dāng)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，因為編譯器實際只對第一個類型進行推導(dǎo)，然后用推導(dǎo)出來的類型定義其他變量

3.3auto不能使用的場景

1. auto不能作為函數(shù)的參數(shù)
2. auto不能直接用來聲明數(shù)組
3. 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
4. auto在實際中最常見的優(yōu)勢用法就是跟以后會講到的C++11提供的新式for循環(huán)，還有l(wèi)ambda表達式等進行配合使用

4.基于范圍的for循環(huán)(C++11)

4.1范圍for的語法

之前我們寫c的時候，在C++98中如果要遍歷一個數(shù)組，可以按照以下方式進行：

void Test1()
{
	int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
	{
		arr[i] *= 2;
	}
	for (int* p = arr; p < arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); p++)
	{
		cout << *p << endl;
	}
}

現(xiàn)在我們可以這樣：

void Test2()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (auto& e : array)//用for(int& e:array)也可以
	{
		e *= 2;
	}
	for (auto e : array)
	{
		cout << e << " ";
	}
}

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

基于范圍的for循環(huán)會依次將容器中的元素賦值給迭代變量（通常命名為element）。在每次循環(huán)迭代中，迭代變量將會被賦值為容器中的下一個元素，直到遍歷完整個容器

如果想要改變數(shù)組里，就使用引用

void Test2()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (auto& e : array)
	{
		e *= 2;
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	for (auto e : array)
	{
		cout << e << " ";
	}
}

4.2范圍for的使用條件

1. 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)組中第一個元素和最后一個元素的范圍；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

1. 迭代的對象要實現(xiàn)++和==的操作

5.指針空值nullptr(C++11)

我們經(jīng)常使用的NULL實際上是一個宏，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，都不可避免的會遇到一些麻煩*

所以我們使用nullptr來對指針進行初始化，來替代NULL，以免NULL定義為0時出現(xiàn)錯誤

注意：

1. 在使用nullptr表示指針空值時，不需要包含頭文件，因為nullptr是C++11作為新關(guān)鍵字引入的。
2. 在C++11中，sizeof(nullptr) 與 sizeof((void*)0)所占的字節(jié)數(shù)相同。
3. 為了提高代碼的健壯性，在后續(xù)表示指針空值時建議最好使用nullptr

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到了這里，關(guān)于開啟C++之旅（下）：引用、內(nèi)聯(lián)函數(shù)及現(xiàn)代特性(auto和范圍for循環(huán)）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY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)！