引用不是新定义一个变量,而是给已存在变量取了一个别名
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 。
就好比 鲁迅 和 周树人 是同一个人。
引用就是取别名;
类型 &
引用变量名(对象名) = 引用实体;
【★☆★ 注意:引用类型 必须和 引用实体 是 同种类型 的】
在这里插入代码片
引用在定义时必须初始化
一个变量可以有多个引用
别名也可以再取别名
=
符号,将引用一个实体得到的别名,更改为另一实体的别名。=
符号,改变别名的引用的方向。所以,别名不能完全替代指针,更多的是 别名 与 指针 配合使用
//常引用
int main(){
const int a = 10;
int& b = a;
return 0;
}
大家可以去自己的编译器下运行一下这段代码,看看会出现什么问题
const 修饰:
指针也同样存在权限放大缩小的问题:
const + 指针 也不能传给 非const的指针 去保存。(在const修饰下,还存在可修改的可能,这是不合法的)
总结:
权限可平移,可缩小,但不能放大 。
这里则是 定义了另外一个变量空间b,将a的值赋值给b,对值的拷贝,对a的权限没有影响,所以是合法的。
也正是因为别名和它引用的变量 共用同一块内存空间这一特性,所以 取别名就跟把地址传过去一样,改变的内存空间都是同一块。为后文,做参数时,大大提高了写代码的效率【请看下文】
因此用值 作为参数或者返回值类型,效率是非常低下的,尤其是当 参数或者返回值类型 非常大 时,效率就更低。
*
实参的地址,直接对实参的地址进行操作,不需要再拷贝内容了 。问题一:下面代码输出什么结果?为什么?
int& Add(int a, int b)
{
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(1, 2) is :"<< ret <<endl;
return 0;
}
答案是 3,7;
☆ 但会出现类似野指针的问题,因为函数调用完了,函数开辟的栈帧就被销毁了,空间的使用权被操作系统收回,但空间还在,操作系统继续运行程序时,再重新将这块空间进行分配,重复利用。
所以 返回的是多少取决于:
【函数栈帧的调用与销毁 不懂的同学建议去看一下这篇文章,了解其底层原理,能帮助我们更好的掌握知识,串联知识。】
改进:用 static 进行修饰,出了作用域,对象还在(合法化),才能引用返回
int& Add(int a, int b)
{
static int c = a + b; //局部静态变量,只会被初始化一次
return c;
}
int main()
{
int& ret = Add(1, 2);
cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
Add(3, 4);
cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
return 0;
}
int& Add(int a, int b)
{
static int c;
c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret = Add(1, 2);
cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
Add(3, 4);
cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
return 0;
}
x 类型提升后,就变成无符号了吗? 并没有,对 x 本身并没有什么影响。
都是通过 对ii的临时变量 进行截断,再用这个截断后的临时变量对ch进行赋值。对其原变量没有影响。
形参是实参的一份临时拷贝
都要生成临时变量,都是在对生成的临时变量进行处理,对其本来的变量没有影响
#include
struct A{ int a[10000]; };
A a;
// 值返回
A TestFunc1() { return a;}
// 引用返回
A& TestFunc2(){ return a;}
void TestReturnByRefOrValue()
{
// 以值作为函数的返回值类型
size_t begin1 = clock();
for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
TestFunc1();
size_t end1 = clock();
// 以引用作为函数的返回值类型
size_t begin2 = clock();
for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
TestFunc2();
size_t end2 = clock();
// 计算两个函数运算完成之后的时间
cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;
}
通过上述代码的比较,发现 传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大
【 在实际运行显示出来的,还是要以语法为主(虽然其底层实现是靠指针实现): 引用 没开空间;指针 开了空间。】
引用概念上 定义一个变量的别名,指针存储一个变量地址。
引用在定义时必须初始化,指针没有要求(则容易出现 野指针问题)
引用在初始化时引用一个实体后,就不能再引用其他实体,而指针可以在任何时候指向任何一个 同类型 实体
没有NULL引用,但有NULL指针
[ 3、4点提现:引用更安全,但也不是绝对的安全 ]
在sizeof 中含义不同:引用 结果为 引用类型的大小,但指针始终是地址空间 所占字节个数(32位平台下占4个字节)
引用自加 即 引用的实体增加1,指针自加 即 指针向后偏移一个类型的大小
有多级指针,但是没有多级引用
访问实体方式不同,指针 需要 显式解引用*
,引用 编译器自己处理
引用 比指针使用起来 相对更安全
由于在程序运行时,函数建立栈帧 是一件消耗很大的事情
为解决这个问题,C语言推出了宏的概念。
【想了解关于宏的更多知识,目前还没来的及更新,敬请期待,我会将文章链接放在这】
不方便调试宏。(因为 在预编译阶段 就已经进行了替换,调试时是已经编译完了的)
要进行替换的内容,离要替换进去的位置是有一定距离的,要检查就没有办法像直接写在程序中来的直观,不能一眼直接检查出代码中出现的问题 。
导致代码可读性差,可维护性差,容易误用。
没有类型安全的检查
(1)enum const 替代 宏常量
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。
inline修饰后,编译时C++编译器 会在 调用内联函数的地方展开
内联展开 查看方式:
右键 <文件名>
点击 <属性>
在 release模式下,查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add 【 默认条件下,函数还是会建立栈帧 】
在 debug模式下,需要对编译器进行设置,否则不会展开
(因为debug模式下,编译器默认不会对代码进行优化,以下给出vs2013的设置方式)
//声明和定义分离
// F.h
#include
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;
}
// 链接错误:main.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdeclf(int)" (?f@@YAXH@Z),该符号在函数 _main 中被引用
对于宏的缺点,内联函数inline 都能克服。
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:
#include
#include
int main()
{
std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange",
"橙子" },
{"pear","梨"} };
std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();
while (it != m.end())
{
//....
}
return 0;
}
auto 对于像int 3个字符,auto 4个字符,差别不大,没有任何意义。
std::map
是一个类型,但是该类型太长了,特别容易写错。
聪明的同学可能已经想到:可以通过typedef给类型取别名,比如:
#include
#include
typedef std::map<std::string, std::string> Map;
int main()
{
Map m{ { "apple", "苹果" },{ "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} };
Map::iterator it = m.begin();
while (it != m.end())
{
//....
}
return 0;
}
使用typedef给类型取别名确实可以简化代码,但是typedef有会遇到新的难题:
typedef char* pstring;
int main()
{
const pstring p1; // 编译成功还是失败?
const pstring* p2; // 编译成功还是失败?
return 0;
}
在编程时,常常需要把表达式的值赋值给变量,这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的类型。然而有时候要做到这点并非那么容易,因此C++11给auto赋予了新的含义。
在 早期 C/C++中auto 的含义是:使用auto修饰的变量,是具有自动存储器的局部变量,但遗憾的是一直没有人去使用它,大家可思考下为什么?
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。
int TestAuto()
{
return 10;
}
int main()
{
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
cout << typeid(d).name() << endl;
//auto e; 无法通过编译,使用auto定义变量时必须对其进行初始化
return 0;
}
auto与指针
用auto声明指针类型时,用auto和auto*没有任何区别
auto与引用
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;
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
*a = 20;
*b = 30;
c = 40;
return 0;
}
void TestAuto()
{
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的初始化表达式类型不同
}
此处代码编译失败,auto不能作为形参类型,因为编译器无法对a的实际类型进行推导【其原因 与auto初始化一样】。要是函数不进行调用了,那么这个形参auto a;就相当于没有被初始化了
// 此处代码编译失败,auto不能作为形参类型,因为编译器无法对a的实际类型进行推导。
//要是函数不进行调用了,那么这个形参auto a;就相当于没有被初始化了
void TestAuto(auto a) X
{}
int main(){
//TestAuto(5);
}
X
auto TestAuto(auto a)
{}
int main(){
//TestAuto(5);
}
void TestAuto()
{
int a[] = {1,2,3};
auto b[] = {4,5,6};
}
为了避免与C++98中的auto发生混淆,C++11只保留了auto作为 类型指示符 的用法
auto在实际中最常见的优势用法 就是跟以后会讲到的C++11提供的新式for循环,还有lambda表达式等进行配合使用。
在C++98中如果要遍历一个数组,可以按照以下方式进行:
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;
}
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 。
:
” 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 。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: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。 】
依次取数组中的数值赋值给e,自动判断结束,自动++往后走。
for循环迭代的范围必须是确定的
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。
注意:以下代码就有问题,因为for的范围不确定
void TestFor(int array[])
{
//用auto:要是数组类型变了,这里也不用动类型
for(auto& e : array) //这里,auto& 即可改变数组array (指针无法替代)
cout<< e <<endl;
//也可以用实际类型
for(int& e : array)
cout<< e <<endl;
}
这里,auto& 即可改变数组array (指针无法替代)。 只有&引用能做到,指针不能。
在良好的C/C++编程习惯中,声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值,否则可能会出现不可预料的错误,比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向,我们基本都是按照如下方式对其进行初始化:
void TestPtr()
{
int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;
// ……
}
#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,比如:
void f(int)
{
cout<<"f(int)"<<endl;
}
void f(int*)
{
cout<<"f(int*)"<<endl;
}
int main()
{
//程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数,但是由于NULL被定义成0,因此与程序的初衷相悖。
//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。
f(0);
f(NULL);
//如果要将其按照指针方式来使用,必须对其进行强转(void*)0。
f((int*)NULL);
return 0;
}
程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数,但是由于NULL被定义成0,因此与程序的初衷相悖。
在使用nullptr表示指针空值时,不需要包含头文件,因为 nullptr 是 C++11作为新关键字 引入的。
在C++11中,sizeof(nullptr) 与 sizeof((void * )0) 所占的字节数相同 。
为了提高代码的健壮性,在后续 表示指针空值时建议最好使用nullptr。