[C++知识库] C++的深度学习(3)

引用: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。

void Test_file() {
	int a = 10;
	int& ra = a;
	printf("%p\n", &ra);
	printf("%p\n", &a);
}

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

引用特性

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

void Test_file2() {
	int a = 10;
	int& ra = a;
	const int& rra = a;
	const int& rrra = ra;
}

常见错误

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; }

?

?引用的使用场景

1. 做参数

void Swap ( int & left , int & right)

2. 做返回值

int & Count ()

注意： 如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还未还给系统，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。

传值、传引用效率比较

传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大 。

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. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求

2. 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

3. 没有NULL引用，但有NULL指针

4. 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)

5. 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

6. 有多级指针，但是没有多级引用

7. 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

8. 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，没有函数压栈的开销, 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。

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)

?特性

1. inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数额开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜 使用作为内联函数。

2. inline对于编译器而言只是一个建议，编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内有循环/递归等 等，编译器优化时会忽略掉内联。

3. 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。

宏的优缺点？

优点:

1. 提高了程序的可读性，同时也方便进行修改；

2. 提高程序的运行效率：使用带参的宏定义既可完成函数调用的功能，又能避免函数的出栈与入栈操作，减少系统开销，提高运行效率；

3. 宏是由预处理器处理的，通过字符串操作可以完成很多编译器无法实现的功能。比如##连接符。

缺点:

1.?由于是直接嵌入的，所以代码可能相对多一点；不方便调试宏。（因为预编译阶段进行了替换）

2. 嵌套定义过多可能会影响程序的可读性，而且很容易出错；导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。

3. 对带参的宏而言，由于是直接替换，并不会检查参数是否合法，存在安全隐患。没有类型安全的检查。

C++有哪些技术替代宏？

1. 常量定义换用const(const 替换宏定义后，编译时能进行类型检查，一旦出错后，比宏定义更方便调试。 )

2. 函数定义换用内联函数?( inline函数具有函数的性质，参数传递不管是传值还是传引用，都不会对参数进行重复计算；同时会对参数做类型检查，保证代码的正确性)

auto关键字(C++11)

在C++11中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。

【注意】

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的使用细则

1. auto 与指针和引用结合起来使用

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 x = 10;
	auto a = &x;
	auto* b = &x;
	auto& c = x;
	cout << typeid(a).name() << endl;
	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;

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。

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

3. 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

4. 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。

基于范围的for循环(C++11)

?范围for的语法

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 << " ";
 }

?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。

范围for的使用条件

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。

指针空值nullptr(C++11)

在C/C++中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。

在C++98中，字面常量0既可以是一个整形数字，也可以是无类型的指针(void*)常量，但是编译器默认情况下 将其看成是一个整形常量，如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强转(void *)0。

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，表示指针空值时建议最好使用 nullptr 。