【C++】基础知识讲解(引用、内联、auto,基于范围for循环)

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目录

引用

概念

特性

使用场景

作参数

作返回值

传值、传引用效率比较

引用和指针的区别

内联函数

概念

查看方式

特性

 宏的优缺点

 C++代替宏的技术


前言

    💬 hello! 各位铁子们大家好哇。

             今日更新了引用、内联、auto,基于范围for循环的内容
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引用

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。  比如:李逵,在家称为"铁牛",江湖上人称"黑旋风"。

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;

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

 

指针和引用的功能是类似的,重叠的。

C++的引用,对指针使用比较复杂的场景进行一些替换,让代码更简单易懂,但不能完全替代指针。因为引用定义后,不能改变指向。(例如实现链表时,就无法用引用替代指针) 

下面是引用对二级指针的替换的例子:

分析:注意前面有一个typedef,所以LNode是一个结构,而PNode是struct Node*的指针。函数传参需要传二级指针,这时就可以用引用来代替。

使用场景

作参数

 引用可以作输出型参数(即改变形参就能改变实参)(如上图),在对象比较大的时候,可以减少拷贝,提高效率。

作返回值

上图中,func返回a的值,但是在函数调用结束时,栈帧就销毁了,这时a返回的就是随机值。但是在VS中,它会先把a拷贝给一个临时变量,然后再把值返回。 

当我们返回的是a的别名时,函数调用完,栈帧已经销毁。a的空间就被回收了,这时候ret的值就要看a的空间会不会被清理。如果被清理,就是随机值。 

当返回的是a的别名,接受的也是引用时,ret就是a的别名的别名。此时ret就是野引用。 

后面两个引用返回都是错误的例子。(局部变量)返回变量出了函数作用域,(即生命周期到了)就要销毁,不能用引用返回。全局变量、静态变量、堆上变量等可以用引用返回。


在CPP中,结构体内可以定义函数。使用时,因为函数是成员,前面加上成员运算符即可。而且相比C语言,还可以少传参数。

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。

引用和指针的区别

引用的底层是用指针实现的。指针语法上开空间,引用语法上不开空间。指针、引用底层都开空间。 汇编层面上,没有引用,都是指针,引用编译后也转换成指针了。

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

概念

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

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vs2022的设置方式) 

 

特性

  1.  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。
  2.  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。 

当我们声明和定义没有分离时,会发生重定义的错误,这是因为add的定义会在stack.cpp展开。

解决方案:声明和定义分离。

如果我们非要在stack.h里面定义,另外两种解决方式就是:

  1. 函数前面加上static,使其只在当前文件可见。
  2. inline

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

小函数用内联,大函数用静态。

 宏的优缺点

优点:

  1. .增强代码的复用性。
  2. 提高性能

缺点:

  1. 语句复杂,不容易控制
  2. 不能调试
  3. 没有类型安全的检查

 C++代替宏的技术

  1. 常量定义 换用const enum
  2. 短小函数定义 换用内联函数

auto关键字

auto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。

使用细则

auto可以自动识别类型。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&

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 

 

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.  auto不能作为函数的参数
  2. auto不能直接用来声明数组

基于范围的for循环(C++11)

范围for的语法

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。 

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

指针空值nullptr(C++11)

 

由于CPP的重载,我们可以判断出第一个打印int,第二个打印int*。结果是不是呢?

结果不是。其实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 

为了解决这一问题,C++11中引入一个新关键词nullptr。

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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