C++入门（三）引用，内联，auto+nullptr

目录

一、引用

定义

举例

特性

常引用

取别名原则

权限放大

权限相等

权限缩小

注意

 使用场景

做参数

做返回值

函数的返回值是一个临时变量

引用作为返回值

总结

和指针的比较

区别

底层相同

二、内联函数

概念

为什么要用inline？

例如：ADD函数

使用示例

inline可调试

 更改如下

 特性

三、auto关键字

定义

用法

一般例子

注意

输出变量类型

 指定auto的类型

同一行定义多个变量

auto正确用法

范围for循环

用c语言的for更改数组的值

那么c++中局部for循环可以直接做到吗？

解决方法：引用

 范围for循环必须使用auto吗？

auto不能推导的场景

 四、指针空值nullptr(C++11)

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一、引用 定义

引用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。

与之前学过的取地址共用符号：&

在类型前加&

举例

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

        如举例所示

3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体

 

常引用

在变量前 或 引用前加 const ,使其变成常量后加引用或变成常引用

取别名原则

对原引用的变量，权限只能缩小或相等，不能放大。

权限放大

取别名相当于改，是增大权限的 *** 作，常量是不支持的，因此会报错。

权限相等

权限缩小

注意

1.常量直接加别名需要加const

常量是不可改的，不加const相当于权限的放大，加const是权限相等的 *** 作

 2.给变量赋予不同类型的别名要加const

 原因：不同类型间的相互转换，会发生截断或者提升，截断或提升之后的值是存放在临时变量中的。

而临时变量具有常性，上述例子中，c其实是临时变量的别名，具有常性，不加const属于权限的放大，加上const则是权限相等的 *** 作。

 使用场景 做参数

如下：可配合函数重载使用

void Swap(int& left, int& right)
{
	int temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}

void Swap(double& left, double& right)
{
	double temp = left;
	left = right;
	right = temp;
}

int main()
{
	int a = 5, b = 3;
	Swap(a,b);
	double c = 2.3, d = 5.5;
	Swap(c,d);
	return 0;
}

可以减少拷贝，提高效率

做返回值 函数的返回值是一个临时变量

先来看一个例子：

Count函数的返回值，直接引用是不通过的

因为函数是先调用，完成后n会销毁，因此传给ret的是一个临时变量

而临时变量具有常性，要引用前面必须加const

如下：

引用作为返回值

函数返回类型是一个引用的话，那么返回的就相当于是 n 的别名，别名是不用开辟临时变量的。

用引用 ret 接收函数的返回值，此时的 ret 相当于是返回值  n  别名的别名。ret 和 n 是同一个地址。

证明：

但是上述代码是不正确的

存在非法访问！！！！

函数先调用，调用完后赋上新的别名，但是注意，函数调用完后，变量n就已经销毁了，空间已经还给系统了，但是我们通过别名访问到了已经还给系统的空间，属于非法访问

再次调用，就会发现同样的地址，其中的内容已被系统更新

通过上述内容，我们知道，引用返回可以减少拷贝，提高效率，但是我们如何防止这种 “野引用”问题的出现：

保证返回变量不销毁，内存空间不还给系统即可，可以用到static函数

总结

如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还未还给系统，则可以使用引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回，防止出现越界问题。
 

和指针的比较

区别

1.引用在定义时必须初始化，指针无要求

2. 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

3. 没有NULL引用，但有NULL指针

4. 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

5. 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

6. 有多级指针，但是没有多级引用

7. 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

8. 引用比指针使用起来相对更安全

底层相同

二、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，没有函数压栈的开销，内联函数提升程序运行的效率。
 

在c语言中，如果一个函数多次调用，那么每次调用都要开辟栈帧，效率会大幅降低。c语言的解决方案是用宏来实现函数的功能，在调用时直接替换展开，就没有了压栈开销，提高效率。

为什么要用inline？

在c中，函数是容易写的，但是用宏来实现函数，往往会出现问题，最常见的就是替换后的优先级问题。

例如：ADD函数

int ADD(int x,int y)
{
	int sum = x + y;
	return sum;
}

用宏来实现：

#define ADD(x,y) ((x)+(y))

错误示范：

//和函数搞混 ,分号滥用
//#define ADD(int x,int y) return x+y;

//#define ADD(x,y) return x+y;

//#define ADD(x,y) (x+y);

//不带括号，会出现优先级问题
//#define ADD(x,y) x+y

而c++中 inline 的出现就是为了解决宏难理解，且容易写错的问题。

使用示例

直接在函数前加 inline 即可，不容易写错。

inline int ADD(int x,int y)
{
	int sum = x + y;
	return sum;
}

inline可调试

c语言中宏是不支持调试的

但c++中的inline是可以调试的，需要改一些属性。

在Debug版本下，inline 和 宏 在编译中都不会展开，直接是 call ADD

 更改如下

完成上述 *** 作后，再次进行调试，转到反汇编：

对宏，没有什么改变

 对inline，可支持调试

 特性

1.inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数开辟栈帧。代码很长或者有循环/递归的函数不适宜使用作为内联函数。

2.编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内有循环/递归等等，编译器优化时会忽略掉内联。

 
3.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。

解决方案，将声明和定义写在一起

 或者

再调用

三、auto关键字 定义

在c和早期c++中auto关键字几乎不怎么用，只是用来修饰局部变量，并且常被忽略，如下：

 在c++11中，auto 有了新的功能：

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。

意思就是，当我们不知道一个变量的类型时，将他前面的类型替换为auto，编译器会根据自动推导出此数据的类型。

用法 一般例子

#include 
using namespace std;

int Test()
{
	return 6;
}


int main()
{
    //这里编译器会自动识别a是int类型
	auto a = 2;

	double b = 3.8;
    
    //编译器会自动识别出c是double类型
	auto c = b;

    //自动推出ret是int类型
    auto ret = Test();  
   
	return 0;
}

注意

不能直接auto+变量，不允许没有初始化的变量使用auto

例如：

即使直接使用a也不行

输出变量类型

 如何判定编译器已经识别出来变量的类型呢？

记住输出变量类型的固定格式：

typeid(变量名).name()

 指定auto的类型

指定auto为指针和引用

同一行定义多个变量

变量必须是相同的类型
否则会报错

编译器会推导出第一个的变量的类型并使用，会产生冲突

定义时变量须是相同类型 

auto正确用法

1.当类型特别长时，可以使用auto让编译器直接进行推导，这里在之后的笔记中会记录下来。

2.范围for循环

范围for循环

依次自动取数组中的数据，赋值给变量e，自动结束，更加方便

在这里可以对比一下更改数组内容时的 *** 作

用c语言的for更改数组的值

那么c++中局部for循环可以直接做到吗？

 原因：

e是一个变量，对变量进行 *** 作，是不影响原数组中的数据的，因此这样写，数组中的数据不会被影响。

变量可以随便取，不用非得是e

解决方法：引用

既然e是变量，对原内容无影响，那么可以将变量变为数组元素的别名

对e *** 作即是对数组内容的 *** 作

方法如下：

 范围for循环必须使用auto吗？

不是的，只要是数组元素类型即可，整型数组--int ,字符类型--char ……

什么数组类型都可以用auto，更加统一方便

auto不能推导的场景

1.不能做函数参数和函数返回值

// 编译失败
void Test(auto a)
{}

//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

2. auto不能直接用来声明数组

void Test()
{
int a[] = {1,2,3};
auto b[] = {4，5，6};
}

 四、指针空值nullptr(C++11)

 c++中空指针推荐使用 nullptr

因为在c++中，NULL和 0是不规范的

NULL实际是一个宏，在传统的C头文件(stddef.h)中会有：

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif

因此c++中NULL和0是一个东西，会有缺陷，比如：

void f(int x)
{
	cout << 5 << endl;
}

void f(int* x)
{
	cout << 6 << endl;
}


int main()
{
	f(0);
	f(NULL);
	return 0;
}

在我们的认识中，0是整型 ，输出5

NULL 是空指针，应输出6

结果并非预期值

用nullptr可以解决这个问题

 因此在c++中写空指针的话，推荐使用nullptr