【C++】基础知识讲解（引用、内联、auto，基于范围for循环）

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目录

引用

概念

特性

使用场景

作参数

作返回值

传值、传引用效率比较

引用和指针的区别

内联函数

概念

查看方式

特性

 宏的优缺点

 C++代替宏的技术

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前言

     hello! 各位铁子们大家好哇。

             今日更新了引用、内联、auto，基于范围for循环的内容
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引用

概念

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。  比如：李逵，在家称为"铁牛"，江湖上人称"黑旋风"。

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

特性

1. 引用在定义时必须初始化
2. 一个变量可以有多个引用
3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体

 

指针和引用的功能是类似的，重叠的。

C++的引用，对指针使用比较复杂的场景进行一些替换，让代码更简单易懂，但不能完全替代指针。因为引用定义后，不能改变指向。（例如实现链表时，就无法用引用替代指针） 

下面是引用对二级指针的替换的例子：

分析：注意前面有一个typedef，所以LNode是一个结构，而PNode是struct Node*的指针。函数传参需要传二级指针，这时就可以用引用来代替。

使用场景

作参数

 引用可以作输出型参数（即改变形参就能改变实参）（如上图），在对象比较大的时候，可以减少拷贝，提高效率。

作返回值

上图中，func返回a的值，但是在函数调用结束时，栈帧就销毁了，这时a返回的就是随机值。但是在VS中，它会先把a拷贝给一个临时变量，然后再把值返回。 

当我们返回的是a的别名时，函数调用完，栈帧已经销毁。a的空间就被回收了，这时候ret的值就要看a的空间会不会被清理。如果被清理，就是随机值。 

当返回的是a的别名，接受的也是引用时，ret就是a的别名的别名。此时ret就是野引用。 

后面两个引用返回都是错误的例子。（局部变量）返回变量出了函数作用域，（即生命周期到了）就要销毁，不能用引用返回。全局变量、静态变量、堆上变量等可以用引用返回。

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在CPP中，结构体内可以定义函数。使用时，因为函数是成员，前面加上成员运算符即可。而且相比C语言，还可以少传参数。

传值、传引用效率比较

以值作为参数或者返回值类型，在传参和返回期间，函数不会直接传递实参或者将变量本身直 接返回，而是传递实参或者返回变量的一份临时的拷贝，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。

引用和指针的区别

引用的底层是用指针实现的。指针语法上开空间，引用语法上不开空间。指针、引用底层都开空间。 汇编层面上，没有引用，都是指针，引用编译后也转换成指针了。

引用和指针的不同点:

1. 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
3. 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
4. 没有NULL引用，但有NULL指针
5. 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) 
6. 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
7. 有多级指针，但是没有多级引用
8. 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
9. 引用比指针使用起来相对更安全 

内联函数

概念

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

查看方式

1. 在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add 

2. 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vs2022的设置方式) 

 

特性

1.  inline是一种以空间换时间的做法，如果编译器将函数当成内联函数处理，在编译阶段，会 用函数体替换函数调用，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。
2.  inline对于编译器而言只是一个建议，不同编译器关于inline实现机制可能不同，一般建 议：将函数规模较小(即函数不是很长，具体没有准确的说法，取决于编译器内部实现)、不是递归、且频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性。 

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当我们声明和定义没有分离时，会发生重定义的错误，这是因为add的定义会在stack.cpp展开。

解决方案：声明和定义分离。

如果我们非要在stack.h里面定义，另外两种解决方式就是：

1. 函数前面加上static，使其只在当前文件可见。
2. inline

inline不建议声明和定义分离，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

小函数用内联，大函数用静态。

 宏的优缺点

优点：

1. .增强代码的复用性。
2. 提高性能

缺点：

1. 语句复杂，不容易控制
2. 不能调试
3. 没有类型安全的检查

 C++代替宏的技术

1. 常量定义 换用const enum
2. 短小函数定义 换用内联函数

auto关键字

auto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。

使用细则

auto可以自动识别类型。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&

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 译期会将auto替换为变量实际的类型 

 

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不能推导的场景

1.  auto不能作为函数的参数
2. auto不能直接用来声明数组

基于范围的for循环(C++11)

范围for的语法

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：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

指针空值nullptr(C++11)

 

由于CPP的重载，我们可以判断出第一个打印int，第二个打印int*。结果是不是呢？

结果不是。其实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 。

为了解决这一问题，C++11中引入一个新关键词nullptr。

注意：

1.  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
2.  在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
3. 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。