目录
前言
1. 引用
1.1 引用的概念
1.2 引用的特性
1.3 引用的权限
1.4 引用的使用
1.5 引用与指针的区别
2. 内联函数
2.1 什么是内联函数
2.2 内联函数的特性
3. auto关键字
3.1 auto简介
3.2 auto使用规则
3.3 auto不能使用的场景
4. 基于范围的for循环
4.1 范围for使用
4.2 使用条件
5. C++空指针
总结
在学习C语言时,大家或许都被指针为难过,在使用指针时也存在各种问题,比如:空指针野指针问题(指针可以在任何时候指向任何地址,包括无效地址)。此外在C语言中函数调用时,如果多次的调用同一函数,创建大量的函数栈帧就会导致性能下降,对于这些缺点,C++都进行了优化与改进。那么本期的 “主角” 就是引用&内联函数。
引用是C++中的一个重要概念,它是一个已存在变量的别名,引用不是新定义一个变量,编译器不会为引用变量开辟内存空间,它和它引用的变量共用同一块内存空间。对引用的操作实际上就是对原变量的操作。
引用的定义方式为:类型& 引用名 = 原变量名;
比如:
int main()
{
int a = 1;
int& b = a;
a++;
b++;//b++也就是a++
cout << a << endl;//输出3
return 0;
}
注意:引用类型必须和引用实体是同种类型的。
int main()
{
int a = 1;
int b = a;
//int& t;出现报错
int& c = a;
int& d = a;
int& e = c;
//地址相同
cout << &a << endl;
cout << &c << endl;
cout << &d << endl;
cout << &e << endl;
return 0;
}
在C++中,引用的权限与指针类似,可以分为两种权限:常量引用和非常量引用。
常量引用:使用const修饰的引用被称为常量引用。常量引用只能读取被引用变量的值,不能修改被引用变量的值。
如果引用实体使用const修饰,那引用也必须使用const修饰。也就是权限可以被缩小,但不可以被放大。
比如:
int main()
{
const int a = 1;
//int& b = a;出现报错,权限被放大
//权限要等大
const int a = 1;
const int& b = a;
//权限可以缩小
int c = 2;
const int& d = c;
return 0;
}
除此之外,在类型转换时创建的临时变量也具有常属性。
int main()
{
int i = 1;
double j = i;
//double& rj = i;//报错
//类型转换过程中
//存在隐式转换产生临时变量,这里的临时变量具有常性
const double& rj = i;
return 0;
}
做参数
void Swap(int& x, int& y)
{
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
和指针相比
void Swap(int* x, int* y)
{
int tmp = *x;
*x = *y;
*y = tmp;
}
使用上更加简洁,并且引用的传值效率也很高,比如我们传值时传一个较大的数组,传值调用将一个很大内存的数组转换为数组地址传过去(变为4字节)
struct A{ int a[10000]; };
void Func1(A a){}
void Func2(A& a){}
这些指针可以完成的工作,引用也可以完成。
做返回值
int& Add(int a, int b)
{
static int c = a + b;
return c;
}
在之前我们先来理解一下传值返回:
int Count()
{
int n = 0;
n++;
return n;
}
int main()
{
int ret = Count();
cout << ret << endl;
return 0;
}
这里返回的n是Count函数里的n吗?答案不是,在C语言函数中,函数执行结束函数内创建的变量就会销毁,所以这里返回的是Count()函数中变量n数值的拷贝(返回的是n的值(临时变量),而不是n这个变量)。
int& Count()
{
int n = 0;
n++;
return n;
}
如果使用引用做返回值,返回的就是n的别名,也可以理解为返回的就是n这个变量(会报警告:返回局部变量或临时变量的地址: n)。这样直接返回函数内变量是很危险的,因为函数内的n出了函数作用域就被销毁了,再返回原本的n地址处的数据,此时数据是不可控的。
int main()
{
int& ret = Count();
cout << ret << endl;//第一次输出还是正常值1
cout << ret << endl;//第二次输出就变成随机值了
}
在语法概念上引用就是一个别名,没有独立空间,和其引用实体共用同一块空间
int main()
{
int a = 10;
int& ra = a;
cout << "&a = " << &a << endl;//输出的地址相同
cout << "&ra = " << &ra << endl;
return 0;
}
在底层实现上实际是有空间的,因为引用是按照指针方式来实现的
下边是引用与指针底层汇编的对比:
引用与指针的不同点:
以inline修饰的函数叫做内联函数,编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开,没有函数调用建立栈帧的开销,内联函数提升程序运行的效率。
如上图,函数在调用时并没有创建函数栈帧,而是直接在main函数内部展开。
缺陷:可能会使目标文件变大,
优势:少了调用开销,提高程序运行效率.
但也并不是所有的函数都要展开,内联函数展开的也只适用于较小的函数。
比如:
一个函数有100行代码,被调用了1000次,每次都展开,那就是10w行代码,产生的文件要多大,而如果是函数栈帧调用,每次调用都去同一块空间调用函数,也就只多了100行代码。
内联函数只是向编译器发送一个请求,编译器可以选择忽略
分离会导致链接错误。因为inline被展开,就没有函数地址了,链接就会找不到
内联函数在声明和定义分离时,直接调用会出现报错,但是可以间接调用。
//fun.h
inline void fun()
{
cout << "hello ,world!" << endl;
}
//fun.c
void func()
{
fun();
}
//test.c
int main()
{
fun();
return 0;
}
这种情况是可以正常调用的。
随着程序越来越复杂,程序中用到的类型也越来越复杂,经常体现在:
使用auto修饰的变量,是具有自动存储器的局部变量 ,但是在日常中却很少使用。
C++11中,标准委员会赋予了auto全新的含义即:auto不再是一个存储类型指示符,而是作为一个新的类型指示符来指示编译器,auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。
比如:
int Test()
{
return 10;
}
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = Test();
cout << typeid(b).name() << endl;//int
cout << typeid(c).name() << endl;//char
cout << typeid(d).name() << endl;//int
return 0;
}
auto会自动读取类型,并且使用auto定义变量时必须对其进行初始化
注意:
使用auto定义变量时必须对其进行初始化,在编译阶段编译器需要根据初始化表达式来推导auto的实际类型。因此auto并非是一种“类型”的声明,而是一个类型声明时的“占位符”,编译器在编译器会将auto替换为变量实际的类型
用auto声明指针类型时,用auto和auto*没有任何区别,但用auto声明引用类型时则必须加&
int main()
{
int x = 10;
auto a = &x;
auto* b = &x;
auto& c = x;
cout << typeid(a).name() << endl;//int*
cout << typeid(b).name() << endl;//int*
cout << typeid(c).name() << endl;//int
return 0;
}
当在同一行声明多个变量时,这些变量必须是相同的类型,否则编译器将会报错,因为编译
器实际只对第一个类型进行推导,然后用推导出来的类型定义其他变量。
auto a = 1, b = 2;
auto c = 3, d = 4.0; // 该行代码会编译失败,因为c和d的初始化类型不同
最新的C++语法是可以的,但是很不推荐,在日常应用场景中一定不要这样写,在较大的项目中大多数都是多人合作的,如果你使用auto,那别人在调用你的函数接口时不知道返回类型很难搞,如果别人也用auto,这样就会导致一系列连锁,最后代码越写越 “ 屎山 ”,这就是典型的 “ 坑队友 ”,要养成良好的代码风格。
void TestAuto(auto a)//出现报错,编译器无法对a的实际类型进行推导
{
}
int main()
{
TestAuto(2);
}
int main()
{
int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };
//正常的for循环遍历
for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(int); i++)
{
cout << arr[i] << ' ';
}
cout << endl;
//范围for遍历
for (int e : arr)
{
cout << e << ' ';//这里的e是数组值的拷贝,改变e无法改变数组的数据
}
return 0;
}
对于一个有范围的集合而言,由程序员来说明循环的范围是多余的,有时候还会容易犯错误。因此C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“ :”分为两部分:第一部分是范围内用于迭代的变量,第二部分则表示被迭代的范围。
注意:范围for与普通循环类似,可以用continue来结束本次循环,也可以用break来跳出整个循环。
void TestFor(int array[])
{
for(auto& e : array)
cout<< e <
例如上述代码,范围并不明确。对于数组而言,就是数组中第一个元素和最后一个元素的范围;对于类而言,应该提供begin和end的方法,begin和end就是for循环迭代的范围
在C语言中我们常用的都是NULL来代表空指针,NULL实际是一个宏,在传统的C头文件(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
可以看到,NULL可能被定义为字面常量0,或者被定义为无类型指针(void*)的常量。不论采取何
种定义,在使用空值的指针时,都不可避免的会遇到一些麻烦 。我们可以使用C++代码测试一下:
void f(int)
{
cout << "f(int)" << endl;
}
void f(int*)
{
cout << "f(int*)" << endl;
}
int main()
{
f(0); //f(int)
f(NULL); //f(int)
f((int*)NULL); //f(int*)
return 0;
}
不难发现NULL在C++中被替换成了0,在C++98中,字面常量0既可以是一个整形数字,也可以是无类型的指针(void*)常量,但是编译器默认情况下将其看成是一个整形常量,如果要将其按照指针方式来使用,必须对其进行强转(void*)0。
为了保险起见,C++引入nullptr,代表空指针,在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr。
到本期C++的一些入门简单语法已经基本介绍完毕,后续将会继续深入学习C++,以上便是本期全部内容 ,最后,感谢阅读!