前言
前面我们讲了C语言的基础知识，也了解了一些数据结构，并且讲了有关C++的命名空间的一些知识点以及关于C++的缺省参数、函数重载，也相信大家都掌握的不错，接下来博主将会带领大家继续学习有关C+＋的知识点——引用 和 内联函数。下面话不多说坐稳扶好咱们要开车了。
一、引用
1.引用的概念
在C++中，引用是一种用于简化变量操作的概念。通过引用，可以创建一个已存在变量的别名，用于在程序中对原变量进行操作，简单来说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。引用的使用方式是在变量声明时在其类型前加上&符号，例如:
int num = 10; int& ref = num;// 引用声明和初始化
在上面的例子中，ref 是对 num 的引用，它们指向同一个内存位置。因此，对 ref 的操作实际上是对 num 的操作，它们完全等价。
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
void TestRef() { int a = 10; int& ra = a;//<====定义引用类型 printf("%p\n", &a); printf("%p\n", &ra); }
🚨注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的！！！
2.引用的特性
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
4.传递函数参数:通过引用传递函数参数，可以在函数内部修改原始变量的值，而无需进行拷贝。
3.常引用
void TestConstRef() { const int a = 10; //int& ra = a; // 该语句编译时会出错，a为常量 const int& ra = a; // int& b = 10; // 该语句编译时会出错，b为常量 const int& b = 10; double d = 12.34; //int& rd = d; // 该语句编译时会出错，类型不同 const int& rd = d; }
4.引用的使用场景
⭕做参数
void Swap(int& left, int& right) { int temp = left; left = right; right = temp; }
⭕做返回值
int& Count() { static int n = 0; n++; // ... 代码块 return n; }
🚨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，则必须使用传值返回。
5.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。
#include <time.h> struct A{ int a[10000]; }; void TestFunc1(A a){} void TestFunc2(A& a){} void TestRefAndValue() { A a; // 以值作为函数参数 size_t begin1 = clock(); for (size_t i = 0; i < 10000; ++i) TestFunc1(a); size_t end1 = clock(); // 以引用作为函数参数 size_t begin2 = clock(); for (size_t i = 0; i < 10000; ++i) TestFunc2(a); size_t end2 = clock(); // 分别计算两个函数运行结束后的时间 cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl; cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl; }
值和引用的作为返回值类型的性能比较
#include <time.h> 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。
6.引用和指针的区别
在语法概念上引用就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间。
int main() { int a = 10; int& ra = a; cout<<"&a = "<<&a<<endl; cout<<"&ra = "<<&ra<<endl; return 0; }
在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。
int main() { int a = 10; int& ra = a; ra = 20; int* pa = &a; *pa = 20; return 0; }
我们来看下引用和指针的汇编代码对比
引用和指针的不同点
🔴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
二、内联函数
1.内联函数的概念
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。
如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数，在编译期间编译器会用函数体替换函数的
调用。
2.内联函数的特性
⭕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。
⭕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。
3.宏与内联函数
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 。
在C++中代替宏的方法
1. 常量定义换用const enum
2. 短小函数定义换用内联函数
