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1. 引用
1.1 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
int main()
{
int a = 10;
int& b = a;//定义引用类型
printf("%p\n", &a);
printf("%p\n", &b);//b是a的引用
return 0;
}
输出的地址是一样的，它们共用一块内存空间
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的
1.2 引用的特性
- 引用在定义时必须初始化
int main()
{
//1. 引用在定义时必须初始化
int a = 10;
int& b = a;//对
//int& b;//错
//b = 10;//错
}
- 一个变量可以有多个引用
int main()
{
//2. 一个变量可以有多个引用
int a = 10;
int& b = a;//给a取个别名叫b
int& c = a;//给a再取个别名叫c
int& d = c;//给c取个别名叫d（给别名取别名）
return 0;
}
- 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体（跟指针不一样）
int main()
{
//3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体（跟指针不一样）
int a = 10;
int& b = a;//给a取个别名叫b
int e = 20;
b = e;//意思是把e的值赋值给b,b和a的值都变成20，而不是让b变成e的别名
return 0;
}
- 引用（取别名）的原则：对原引用的变量，（读写）权限只能缩小，不能放大
int main()
{
int a = 10;
int& b = a;
//取别名的原则：对原引用的变量，权限只能缩小，不能放大
const int x = 20;
//int& y = x;//错误。放大了权限，从只读的变成可读可写（我都改不了，你还想改？）
const int& y = x;//正确。权限不变，还是只可读
int c = 30;
const int& d = c;//正确。缩小了权限，从可读可写变成只读
return 0;
}
1.3 常引用
int main()
{
int a = 10;
int& b = a;
const int& c = 20;//给常量取别名要加const
double d = 1.11;
int f = d;//隐式类型转换，精度丢失。本质上中间有个临时变量（具有常性），将d整数的部分取出来给它，它再赋值给f。int f不用加const是因为f的改变不会影响d
const int& e = d;//要加上const。因为本质上引用的是中间那个具有常性的临时变量，是只读的，不能放大它的权限，并且e的改变会影响临时变量，而临时变量不能改变，因此要限制它
//e是临时变量的别名，地址跟d的不一样
return 0;
}
1.4 使用场景
- 做参数（优势：减少拷贝，提高效率）
void swap(int& a, int& b)
{
int tmp = a;
a = b;
b = tmp;
}
void swap(double& a, double& b)
{
double tmp = a;
a = b;
b = tmp;
}
int main()
{
int x = 10, y = 20;
swap(x, y);
double z = 1.1, p = 2.2;
swap(z, p);
return 0;
}
-
做返回值
传值访问：返回值先放到寄存器或缓存中，再到赋值的地方
传引用：它返回的直接就是变量的引用
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
1.5 传（返回）值和传（返回）引用的效率比较
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
相比起来，传引用或返回引用就快一些，因为它不用传出或传回临时拷贝，而是直接成为变量的引用。
1.6 引用VS指针
引用和指针的不同点:
- 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
- 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
- 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
- 没有NULL引用，但有NULL指针
- 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)
- 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
- 有多级指针，但是没有多级引用
- 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
- 引用比指针使用起来相对更安全
还有一些引用的内容没讲到，就等着之后应用的时候慢慢讲了，敬请期待
2. 内联函数
如果我们需要多次调用小函数，它需要建立多个栈帧，有些浪费资源。
C语言中利用宏来替换小函数，节约资源，但同时宏也有很多缺陷：容易写错，晦涩难懂，不支持调试，没有类型安全的检测
因此C++里提出来内联函数的概念以解决这些问题
2.1 内联函数的概念
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。
写法很简单，就是在正常的函数前面加上个inline
如果你发现调试内联函数时也有call，那你需要调整一下编译器的优化设置（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 ）
2.2 inline的总结
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（一般是10行左右算长）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
3. auto关键字（C++11）
在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，但遗憾的是一直没有人去使用它，大家可思考下为什么？
C++11中，标准委员会赋予了auto全新的含义即：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。
int main()
{
auto a = 10;
auto b = 'a';
auto c = &a;
//typeid(a).name()打印类型
cout << typeid(a).name() << endl;
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
//auto e; 无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化
return 0;
}
??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
3.1 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 main()
{
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;
*a = 20;
*b = 30;
c = 40;
return 0;
}
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。
void TestAuto()
{
auto a = 1, b = 2;
auto c = 3, d = 4.0; // 该行代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同
}
3.2 auto不能推导的场景
1?? auto不能作为函数的参数
// 此处vs2代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导
void TestAuto(auto a)
{}
2?? auto不能直接用来声明数组
void TestAuto()
{
int a[] = {1, 2, 3};
auto b[] = {4, 5, 6};//报错
}
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（其实当参数和返回值为auto时，你也根本不懂如何调用它，编译器表示委屈）
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。
4. 基于范围的for循环(C++11)
4.1 范围for的语法
在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：
void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
array[i] *= 2;
for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p)
cout << *p << endl;
}
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 };
//依次取array中的数据，赋值给e，自动判断结束
//知道这里为什么要用引用吗？不加引用的话e就是array里的元素的拷贝，e的改变不会影响数组。加引用就能改变原数组
for(auto& e : array)
e *= 2;
for(auto e : array)
cout << e << " ";
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
4.2 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。
注意：以下代码就有问题，因为for的范围不确定
//有问题
void TestFor(int array[])
{
for(auto& e : array)
cout<< e <<endl;
}
2?? 迭代的对象要实现**++** 和 **==**的操作。(关于迭代器这个问题，以后会讲，现在大家了解一下就可以了)
5. 指针空值nullptr(C++11)
5.1 C++98中的指针空值
在良好的C/C++编程习惯中，声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值，否则可能会出现不可预料的错误，比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向，我们基本都是按照如下方式对其进行初始化：
void TestPtr()
{
int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;
// ……
}
NULL实际是一个宏，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
可以看到，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。不论采取何种定义，在使用空值的指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦，比如
#include<iostream>
using namespace std;
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;
}
程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，因此与程序的初衷相悖。
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。
5.2 C++11中的指针空值
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。
目前在不断更新<C++语言>的知识总结，已经更新完了<C语言><数据结构初阶>，未来我会系统地更新<Linux系统编程><Linux网络编程><数据结构进阶><MySQL数据库>等内容。想要系统学习编程的小伙伴可以关注我！