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是同种类型的

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

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。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。

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。