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[C++知识库]引用和内联函数--C++

目录

引用:

定义:

结构:

引用特性:

常引用:

引用的使用场景:

传值、传引用效率比较:

引用和指针的对比:

内联函数

定义:

特性:


引用:

在c语言的学习过程中,我们已经接触到了指针这个概念。利用指针,我们可以很轻松的对指针所指向的内容进行改动。这里的指针也是需要变量来储存的。而在c++中,有一种操作“引用”也可以实现类似的功能,但是不需要开辟新的空间来储存。

定义:

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。

结构:

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体

例如:

#include<iostream>
int main()
{
	int a = 10;
	int& b = a;
	return 0;
}

这里的b实际上就是a

引用特性:

1.引用在定义时必须初始化

int& b;

这种写法是错误

2.一个变量可以有多个引用

#include<iostream>
int main()
{
	int a = 10;
	int& b = a;
	int& c = a;
    int& d = a;

    int& e = d; 
    //这里e是d的别名,而d是a的别名,实际上e就是a的别名。	
    return 0;
}

3. 引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体

#include<iostream>
int main()
{
	int a = 10;
    int x = 20;
	int& b = a;
    //这里b只能是a的别名,不可能再成为x的别名
    return 0;
}

常引用:

#include<iostream>
int main()
{
	const int a = 10;
	//   int& b = a;
	const int& b = a;
	//这里的a相当于常量,不可改变,因此在引用时也要有所限制


	//   int& c = 10;
	const int& c = 10;
	//想对10这个常量引用的话,引用时和上面的情况一样


	double d = 3.14;
	//   int& e = d;
	const int& e = d;
	//不同类型的引用在转化时常引用,原因见下文


	return 0;
}

常引用中若是出现类型不同的引用,则要考虑到临时变量这一因素的影响。

这里我大致讲一下临时变量的产生原因:

在类型转换时,比如double型转化为int型数据,并不是直接截断补码或源码,而是先生成一个临时变量,对数据进行截断,然后把临时变量再赋值给等式左边的数据。

注意:这里的临时变量具有常性,即不可改变的性质,因此在引用的时候要在前面加一个const

小结一下:

根据上面的一些例子来看,我们大致可以总结一下引用时的一些规则:

对原引用变量,权限只能缩小,不能放大。

例如:

#include<iostream>
int main()
{
	int a = 10;
	const int& b = a;//权限变小
	

	const int c = 20;
	int& d = c;//权限变大,错误写法!!
	return 0;
}

引用的使用场景:

1.作为函数的参数

#include<iostream>
using namespace std;
void Swap(int& a,int& b)
{
	int tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
}
int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	cout << a << ' ' << b << endl;
	Swap(a, b);
	cout << a << ' ' << b << endl;
	return 0;
}

?

?2.作为函数的返回值

#include<iostream>
using namespace std;
int& Add(int a, int b)
{
    //int sum = a + b; 错误写法
	static int sum = a + b;
	return sum;
}
int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	int& n = Add(a, b);
	cout << n << endl;
	return 0;
}

这里的函数返回值应该是sum的别名。函数调用之后进行栈销毁,如果里面的sum变量不是静态变量的话,函数调用结束后就会销毁,那么之后n的值就会变成随机值。

因此: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:

传值的话每次都要进行一次拷贝,如果数据较大时会更加的浪费时间和空间。因此传引用和传指针的效果是同样的出类拔萃。

引用和指针的对比:

在语法上感觉引用更好一点,毕竟不用开辟额外的空间。

但是实际上,引用是在指针的基础上衍生出来的,也是需要一定的空间,实际的底层操作和指针没什么区别。

区别

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

定义:

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。

inline int Add(int a, int b)
{
	int sum = a + b;
	return sum;
}

上面Add函数简单且短小,重复调用效率太低,变为内联函数时直接在调用的地方展开,以空间来换时间。

实际上这和define 函数有很大的区别,主要在于结构简单,易懂。且内联函数支持调试。

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。?

例:

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