【C++打怪之路Lv1】-- 入门二级

简介: 【C++打怪之路Lv1】-- 入门二级

引用


介绍

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

注意:引用类型必须和引用实体同种类型

使用

引用入门使用

int main()
{
  int a = 10;
  int& ra = a;//定义引用类型
 
  a *= 6;
 
  return 0;
}

调试显示

引用变量也可以作为被引用的对象

int main()
{
  int a = 8;
  int& b = a;
  int& c = b;
 
  return 0;
}

调试显示

引用还可以代替指针的传址调用

函数需要指针传地址,现在可以换成引用,形参是实参的别名

以下是引用和指针关于swap函数的使用

指针引用

int main()
{
  int a = 0;
  int* p = &a;
  int*& p1 = p;
 
  return 0;
}

调试显示

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

可以看出,现在学的引用很有效果,但不能完全替代指针,像在链表这些地方我们还是选择使用指针,而在一些输出型参数,也就是形参的改变要影响实参的地方我们可以选择使用引用

常引用

如果被引用的对象被constant修饰,而引用变量没有被const修饰会报错

(看作小权力不能转为大权力)

int main()
{
  const int a = 10;
  const int& b = a;
  int& c = a;   //err:“初始化”: 无法从“const int”转换为“int &”
 
  return 0;
}

引用变量如果没有被const修饰,不能将常量作为引用对象

int main()
{
  const int& a = 10;
  int& b = 10;    //err:“初始化”: 无法从“int”转换为“int &”
 
  return 0;
}

(看作大权力能转为小权力)且引用变量和被引用对象要同一类型

int main()
{
  double a = 13.14;
  const double& b = a;
  int& c = a;     //err:“初始化”: 无法从“double”转换为“int &”
 
  return 0;
}

传值,传引用效率比较

简述传值:

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

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

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


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


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。引入inline修饰符解决一些频繁调用的小函数大量消耗栈内存的问题

如果在下面Add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。

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vs2013的设置方式)

//没有inline修饰
int Add(int x, int y)
{
  return x + y;
}
 
int main()
{
  int a = 3, b = 6;
  Add(a, b);
 
  return 0;
}
 
//有inline修饰
int Add(int x, int y)
{
  return x + y;
}
 
int main()
{
  int a = 3, b = 6;
  Add(a, b);
 
  return 0;
}

可以看到,已经没有call指令了。

inline是一种以空间换时间的做法,这里的空间指编译出来的可执行文件的大小,内联函数会直接在程序中展开,越长的函数调用越多次就会使文件大小暴增。

inline只是向编译器发出的一个请求,编译器可以选择忽略该请求。

建议将函数规模较小、非递归且调用次数较多的用inline修饰

总结:

1.inline实际上没有call,展开了减少空间的消耗;反汇编中有call就是没展开

2.内联函数不建议声明和定义分离


auto关键字(C++11)


介绍

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。

类型别名思考

随着程序越来越复杂,程序中用到的类型也越来越复杂,经常体现在:

1、类型难于拼写

2、含义不明确导致容易出错

除了typedef还有一种类型是auto的作用是自动推导类型

auto的作用:

auto不是一种类型的声明,而是一个占位符,编译器在编译时会将auto替换为变量实际的类型。

auto的使用

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
  auto a = 8;
  auto b = 9.9;
  auto c = 'd';
  auto d = 10.8f;
 
  cout << typeid(a).name() << endl;
  cout << typeid(b).name() << endl;
  cout << typeid(c).name() << endl;
  cout << typeid(d).name() << endl;
  return 0;
}

使用typedef确实可以简化代码,但是(请看下面代码)

在编程时,常常需要把表达式的值赋值给变量,这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的
类型
。然而有时候要做到这点并非那么容易,因此C++11给auto赋予了新的含义。

使用auto的注意事项

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。

auto与指针和引用结合起来使用

①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&

②auto后面加上*限定赋值的对象必须是指针

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
  auto a = 10;
  auto b = &a;
  auto* c = &a;
  auto* d = a;  //err:无法推导“auto *”的类型(依据“int”)
  //err:“初始化”: 无法从“int”转换为“int *”
 
  return 0;
}

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

auto不能推导的场景

1、不能在函数的形参里使用

2、不能使用数组定义

auto声明引用类型是要加上&

4、为了避免与C++98中的auto发生混淆,C++11只保留了auto作为类型指示符的用法

5、auto在实际中最常见的优势用法就是跟以后会讲到的C++11提供的新式for循环,还有lambda表达式等进行配合使用。


范围for(C++11)


介绍

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。

作用:可以简洁的遍历数组,也方便我们使用

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

范围for在数组中实现了自动取数组里的数赋给另一个值;自动++;

使用

int main()
{
  int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
  ///*原始遍历数组*/
  //int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  //for (int i = 0; i < sz; i++)
  //{
  //  cout << arr[i] << " ";
  //}
  //cout << endl;
 
  /*范围for遍历数组*/
  for (auto i : arr)
  {
    cout << i << " ";
  }
  cout << endl;
 
  return 0;
}

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。

我想在原数组的每个数据都乘以2,该怎么执行呢?看看我下面的做法对吗?

#include<iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
  int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
 
  for (auto i : arr)
  {
    i *= 2;
  }
 
  /*auto遍历数组*/
  for (auto i : arr)
  {
    cout << i << " ";
  }
  cout << endl;
 
  return 0;
}

这样子写有问题吗?

我们观察发现,值没有变,我们相对范围内的元素修改,需要用到引用&

#include<iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
  int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
 
  for (auto& i : arr)
  {
    i *= 2;
  }
 
  /*auto遍历数组*/
  for (auto i : arr)
  {
    cout << i << " ";
  }
  cout << endl;
 
  return 0;
}

范围for的使用条件

范围for迭代的范围必须是确定的

对于数组:数组首元素到最后一个元素

对于后面所学的类,使用begin和end的方法,(begin和end是for循环迭代范围)


指针空值nullptr(C++11)


介绍

在C语言中,NULL是一个宏定义,表示一个空指针常量。

它通常被定义为一个整数常量0或者(void *)0,用于表示空指针或者无效的指针

实际上, NULL是一个宏,在传统的C头文件(stddef.h)中,可以看到如下代码:

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

简述NULL应用场景:

变量初始化、条件判断、动态内存分配

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。

看下面代码:

void f(int)
{
  cout << "f(int)" << endl;
}
void f(int*)
{
  cout << "f(int*)" << endl;
}
int main()
{
  f(0);
  f(NULL);
  f((int*)NULL);
  return 0;
}

可以看到,传递的参数是NULL,看到调用int类型的f,而不是int*的f,与我们的目的/原理相违背

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。

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