【C++】C++入门（下）

news/2024/4/26 3:54:46/文章来源:https://blog.csdn.net/qq_47658735/article/details/129207714

引用

什么是引用？
引用是给一个已经存在的变量取一个别名，在语法上并不会给这个别名开一个空间，它和她引用的变量共用一个空间。但是实际上引用也是开了一块空间的，用来存放引用名。引用是按照指针的方式来实现的。
引用语法：
类型& 引用变量名（对象名/别称） = 引用实体；注意引用类型必须和被引用类型相同。

int main()
{int a = 10;int& b = a;printf("%p\n", &a);printf("%p\n", &b);return 0;
}

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引用特性：
引用在定义时必须初始化，引用必然是有被引用对象的，不可能说先取个别名，但是不知道这个别名是谁；
一个变量可以有多个引用，相当于一个人可以有很多个外号一样；
引用一旦引用一个实体，就不能再引用其他实体了。

int main()
{int a = 10;//int& b;这个会直接报错int& c = a;int& d = a;int e = 20;c = e;printf("%p\n%p\n%p\n%p\n", &a, &c, &d, &e);return 0;
}

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如果被引用对象是一个常数，则需要添加const修饰。

int main()
{const int a = 10;const int& b = a;const int& c = 20;return 0;
}

使用场景：
做参数

void swap(int* a, int* b)
{int x = *a;*a = *b;*b = x;
}
void swap(int& a, int& b)
{int x = a;a = b;b = x;
}
int main()
{int a = 1;int b = 2;swap(&a, &b);cout << a << " " << b << endl;swap(a, b);cout << a << " " << b << endl;return 0;
}

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做返回值，可以减少拷贝；调用者可以修改返回值。
需要提前知道一个点，一个函数的返回值实际上是这个值的拷贝，而不是这个值本身。
如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还没有还给系统，则可以使用引用返回，如果已经还给系统了，则不能使用引用返回，如果使用结果是返回值是未定义的。

int& Count()
{static int n = 0;n++;return n;
}
int main()
{int ret = Count();return 0;
}

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权限问题：
指针和引用可以进行权限平移和缩小，但是不能进行权限放大。

int main()
{int a = 1;const int b = 2;//权限平移int& ra = a;const int& rb = b;//权限缩小const int& c = a;//权限放大int& d = b;return 0;
}

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与指针的区别
引用在概念上是一个变量的别名，指针存储一个变量地址；
引用必须初始化，指针没有规定；
引用在初始化后就不能改变了，指针可以在任何时候改变指向；
在sizeof中含义不同，引用的结果是引用类型的大小，但是指针始终是地址空间所占用的字节个数；
引用自加是被引用的实体加一，指针自加是指针向后偏移一个类型的大小；
指针可以有多级，但引用没有；
访问实体时，指针需要显式的解引用，引用是编译器自己处理；
引用比指针更加安全。

内联函数：

概念：
用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，这样就没有函数调用建立栈帧的开销，内联函数可以提升程序运行的效率。

int Add(int left, int right)
{return left + right;
}
inline int Sub(int left, int right)
{return left - right;
}
int main()
{int ret = 0;ret = Add(1, 2);int tmp = 0;tmp = Sub(4, 3);return 0;
}

有call说明进行了跳转，是开辟了栈帧空间的。
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我们默认的调试模式是在Debug模式，Debug是不会进行代码优化的，如果我们想要看到内联函数的展开就需要修改一些配置。Release又对代码优化的太厉害了，我们不太容易看懂。
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特性：
内联函数是一种空间换时间的做法，如果编译器将函数当做内联函数处理，在编译阶段，会用函数体替换函数调用。这是就会出现一个问题，如果内联函数太大，就会使目标文件变大，所以内联函数常被用来写一些短小的函数。实际上，如果内联函数过长，编译器也会忽视这个内联，把它当做普通函数处理；
内联函数对于编译器只是一个建议，不同的编译器关于内联函数的实现机制可能存在不同。在《C++ prime》中明确指出，内联说明只是想编译器发出一个请求，编译器可以选择忽略这个请求；
内联函数的声明和定义一般情况下是不分离的，因为分离之后可能会导致链接错误，内联函数是会被展开的，展开之后就不存在函数地址了，那这个时候去链接地址就会找不到。

使用场景：
内联函数常被用来替代宏函数。这时候就有个问题，既然有宏函数，为什么又要搞出内联函数这个东西？因为宏是较大缺陷的。
宏的优缺点：
优点：增强代码的复用性；提高性能。
缺点：不方便调试（因为在预编译阶段就进行了宏替换）；导致代码可读性差，可维护性差，容易误用；没有类型安全检查。
所以在C++中，常使用const enum代替宏的常量定义，用内联函数代替宏函数。

auto关键字（C++11）：

在写代码的时候，可能会遇到一个类型名非常长的情况，这种类型名写一两个还行，但是如果多了就非常容易写错。有些人会用typedef来解决这一问题，但是typedef有一个缺陷。
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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，但是并没有人使用它。之后在C++11中，auto就具有新的含义了，auto不再是一个存储类型的指示符，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。
auto定义变量时必须初始化，auto并非是一种“类型”的声明，而是一个类型声明时的“占位符”，编译器编译时会将auto替换为变量实际的类型。
用autto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但是用auto声明引用类型时必须要加&。

int main()
{int x = 10;auto a = &x;auto* b = &x;auto& c = x;auto d = x;//typeid().name()可以返回变量的类型名cout << typeid(a).name() << endl;cout << typeid(b).name() << endl;printf("%p\n", &x);printf("%p\n", &c);printf("%p\n", &d);return 0;
}

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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。
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auto不能作为函数参数；
auto不能直接用来声明数组；
为了避免与C++98中的auto发生混淆，C++11值保留了auto作为类型指示符的用法；

基于范围的for循环（C++）：

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。

int main()
{int a[] = { 1,2,3,4,5 };//自动依次取数组中的数据赋值给e（e只是个名字，可以改变），自动判断结束for (auto e : a)e *= 2;for (auto e : a)cout << e << " ";cout << endl;//这里相当于e是a[0]、a[1]等的别名，就可以达到改变数组的效果for (auto& e : a)e *= 2;for (auto e : a)cout << e << " ";cout << endl;return 0;
}