5. 引用
5.1 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。
用法：类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
int main() { int a = 1; int& alias_a = a; return 0; }
注意事项：引用类型必须和引用实体是同种类型的
什么叫做共用一块空间？
5.2 特性
- 引用在定义时必须初始化
- 一个变量可以有多个引用
- 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体
5.3 常引用
对于指针和引用来说，赋值或者初始化时权限可以缩小，但是不能放大。
//const修饰的权限是只读权限 int main() { int a = 1; int& alias_a = a; //a是可读可写，alias_a也是可读可写，权限不变 const int& alias_a = a; //a是可读可写，alias_a是只读，权限缩小 const int b = 2; int& alias_b = b; //const修饰后变量只可读不可写，起别名后并没有const修饰表明可读可写，权限方法(err) const int& alias_bb = b; //权限不变就可以 int* p = NULL; const int* p1 = p; //p是可读可写，p1是只读，权限缩小 int* p2 = NULL; //权限不变 const int* p3 = NULL; int* p4 = p3; //p3是只读，p4是可读可写，权限放大(err) const int m = 1; int n = m; //m是可读，n是可读可写，但是权限限制只适用于引用和指针 return 0; }
实例
int count() { int n = 0; n++; return n; //返回的是临时变量，临时变量只读不可写 } int main() { //int& ret = count(); //err const int& ret = count(); //加上const关键字，使得权限不变 return 0; }
int main() { int i = 0; //double& d = i; //err const double& d = i; //类型转换会产生临时变量，临时变量的权限是只读不可写，所以使用const关键字，使得权限不变 return 0; }
5.4 使用场景
1.做参数
void swap(int& a, int& b) { int tmp = a; a = b; b = tmp; }
2.做返回值
铺垫
上述中，函数返回值，无论销毁还是没有销毁都是先存放在临时变量中再进行返回赋值
引用返回
上述中，使用引用返回是在使用了static才使用的，原因是使用static限制后的变量是在静态区的，为了避免不需要用到临时变量拷贝，所以直接使用引用返回来减少拷贝。注意：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在(还没还给系统)，则可以使用*引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值回。
使用场景
int main() { int a = 10; int& alias_a = a; return 0; } //类比下面的引用返回：其实就是给返回值起个别名
#define N 10 struct Array { int a[N]; int size; }; int& at(struct Array& ay, int i) { assert(i < N); return ay.a[i]; //结构体是main函数栈帧中的变量，出了函数作用域对象还在，所以可以用引用返回，减少拷贝 } int main() { struct Array ay; for (int i = 0; i < N; ++i) { at(ay, i) = i * 2; //返回别名，直接对数组中下标为i的位置进行修改 } for (int i = 0; i < N; ++i) { cout << at(ay, i) << " "; } cout << endl; return 0; }
再来看实例
这里是出了函数作用域，返回对象不存在了还给了系统，所以不能使用引用返回。所以，返回对象出了函数作用域仍然还在有以下情况：静态区的、全局的、上一层栈帧的、malloc出来的等等
5.5 指针和引用的区别
语法上来说，引用没有开空间，指针开空间存放地址
底层实现上来说，引用和指针一样
不同点
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
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
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
6. 内联函数
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。（用来替代宏）
宏的优缺点
优点：
1.增强代码的复用性。
2.提高性能。
缺点：
1.不方便调试宏。（因为预编译阶段进行了替换）
2.导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。
3.没有类型安全的检查
c++哪些技术可以替代宏？
- 常量定义 换用const enum
- 短小函数定义 换用内联函数
内联函数使用
//宏和内联函数实现两数相加 #define ADD(x,y) ((x)+(y)) inline int add(int x, int y) { return x + y; }
内联函数特性
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
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（内联说明只是向编译器发出一个请求，编译器可以忽略请求）
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。
7. auto关键字(C++11)
类型别名思考
当程序越来越复杂，所用到的类型可能难于拼写，也可能含义不明确导致出错。
#include <string> #include <map> 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; }
解决上述类型过长问题可以使用typedef重定义：
#include <string> #include <map> 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; }
typedef遇到的难题：
typedef char* pstring; int main() { const pstring p1; // 编译失败，p1需要初始化 const pstring* p2; // 编译成功 return 0; }
auto简介
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 fun() { int i = 10; return i; } int main() { int a = 10; auto ra = a; auto ret = fun(); return 0; }
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
插一句：typeid(变量名).name()：用来查看变量的类型
auto使用规则
1.auto和指针结合
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 a = 0; auto ra = &a; auto* pa = &a; auto& aa = a; //引用必须带上& return 0; }
2. 在同一行定义多个变量
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。
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 }
3.auto不能推导的场景
1.auto不能作为函数参数
2.auto不能直接用来声明数组
3.auto在实际中最常见的优势用法就是跟C++11提供的新式for循环，还有lambda表达式等进行配合使用
8. 基于范围的for循环
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。
void TestFor() { int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; for (auto& e : array) e *= 2; for (auto e : array) cout << e << " "; }
循环条件
1.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。
2.迭代的对象要实现++和==的操作
9.nullptr指针空值
现象
void f(int) { cout << "f(int)" << endl; } void f(int*) { cout << "f(int*)" << endl; } int main() { f(0); //输出f(int) f(NULL); //输出f(int) f((int*)NULL); //输出f(int*) f(nullptr); //输出f(int*) return 0; }
#ifndef NULL #ifdef __cplusplus #define NULL 0 #else #define NULL ((void *)0) #endif #endif
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*
注意
- 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，在表示指针空值时建议最好使用nullptr。
