C++入门基本语法（2）

一、引用

1、基本概念与定义

引用不是新定义一个变量，而是给已存在的变量起一个别名，编译器不会为引用变量开辟内存空间，它和它所引用的变量公用同一块内存空间；

引用的写法：变量类型& 引用别名  =变量；

###代码示例：

#include<iostream>
using namespace std;int main()
{int a = 10;int& b = a;//b是a的别名；cout << "    a的地址：" << &a << endl;cout << "别名b的地址：" << &b << endl;cout << "a的值：" << a << endl;cout << "b的值：" << b << endl;a++;cout << "a的值：" << a << endl;cout << "b的值：" << b << endl;b++;cout << "a的值：" << a << endl;cout << "b的值：" << b << endl;return 0;
}

 

别名b和a公用一块内存地址，改变a，b也改变；改变b，a也改变；

2、引用的特性

（1）引用在定义的时候必须初始化；

（2）一个实体可以被多次引用（即一个变量可以有多个别名）；

（3）引用一旦引用一个实体就不能再去引用其他的实体。

###代码示例：

不初始化就会报错；

反例：

 

一个实体可以有多个别名；对别名起别名实际上就是对那个实体再起一个别名；

int main()
{int a = 10;int& b = a;int& c = a;int& d = b;cout << "    a的地址：" << &a << endl;cout << "别名b的地址：" << &b << endl;cout << "别名c的地址：" << &b << endl;cout << "别名d的地址：" << &b << endl;return 0;
}

 

引用只能对一个实体引用；

反例：

 

 

3、引用的使用

（1）引用作为形参，当传实参地址时，让函数的形参为实参的别名，而不是指针类型的形参；这样可以简化代码量；在改变引用变量时，别实体也会发生改变；

###代码示例：

void Swap(int& x, int& y)
{int tmp = x;x = y;y = tmp;
}
int main()
{int a = 10;int b = 30;cout << "交换之前的 a：" << a << endl;cout << "交换之前的 b：" << b << endl;Swap(a, b);cout << "交换之后的 a：" << a << endl;cout << "交换之后的 b：" << b << endl;
}

 

可以看到：不使用指针作为形参也能让实参发生改变；

（2）引用作为函数的返回值，一般的返回值都是在内存的临时开辟再拷贝的，使用引用作为返回值可以提高效率；更重要的一点是：可以在改变引用对象的同时改变被引用的对象；

###代码示例：

int& Func(int& x)
{return x;
}
int main()
{int a = 10;int b = 200;Func(a) = b;cout << "a的值：" << a << endl;
}

 

 当返回类型是别名时，Func（a）实际上就是a的别名，给这个别名赋值200，那么a的值也会改变；

 

4、const引用

（1）对一个const对象引用时，必须要用const引用的类型；对一个非const对象引用时，可以用const引用，也可以不用；这里涉及到访问权限放大和缩小的问题，通过代码来介绍；

###代码说明：

这是因为，const int a的访问权限是只读，也就是a的值不能被修改；但是写成int& x=a，x是a的别名，但是int& x前面没有const，这样写有这个意思：x是的值可以被改变 ；那就和a不能修改相悖了，因为x、a是共用一块空间；

若是这样写那么就把a的访问权限放大了，由只读变为可读可写，这样是不允许的；

要这样写才对：

当用const int&去给一个非const对象起别名时却是可以的；此时原本可读可写的访问权限变为只读；这里是访问权限的缩小，当然缩小的访问权限只是别名，不会影响到原本的对象；

###代码示例：

虽然x被const限定了，但是可以通过改变a来改变x；反过来就不行了。

可以这样理解：int a = 10; 是先写的，那么就默认了a可以改变的事实，之后写const int& x只是x不能被修改，但是a之前就默认了可以修改。

（2） 下面几种等号右边的式子都具有常性，是不能被修改的，若是给它们起非const的别名，那么就是访问权限被放大了，是不行的；

###代码示例：

反例：

##1、

30是一个常量，具有常性，这样给它起别名，那么30的访问空间由只读变为可读可写了，显然是不行的；

正确的写法：

 

##2、

 a+b看似是一个等式，但是a+b的值会保存在一个临时对象中，实际上传给ry的时这个临时对象；临时对象的性质是具有常性；常性表示是不能被修改的

 正确写法：

 

##3、

同样地，在涉及到隐式类型转换时，也会给等号右边地值建立一个临时对象，而临时对象具有常性；

###代码示例：

用int& 类型的去给double的变量起别名；double类型的变量会隐式转换类型，转换之后的是一个临时对象，临时对象是在内存上重新开辟的，且具有常性；

 正确写法：

 

5、指针和引用的关系

指针和引用在C++中相辅相成，在不同的场景具有不同的优势，两者配合使用；

（1）引用不需要开辟空间，但是指针存储一个变量的地址，需要开辟空间；

（2）引用只能对一个变量起别名，但是指针可以改变指向，指向多个不同的变量；

（3）引用在使用时必须初始化，但是指针没有强制规定是否要初始化；

（4）引用在使用时直接用，指针需要解引用；

（5）指针的大小与平台有关，而引用的大小是被引用对象的大小；

（6）指针在使用时由解引用空指针和野指针的问题出现，风险相对引用较大；

二、内联函数inline

在函数名前面加上inline就是内联函数，内联函数在调用函数的地方直接展开函数，不需要像一般调用函数那样需要开辟函数栈帧。这样一来，提高了效率；

内联函数主要是和宏函数相比；宏函数也不需要开辟函数栈帧，直接展开之后替换，但是和内联函数相比，宏函数相对很容易出错，所以这也是内联函数的优势；

举几个宏函数易出错的示例：

 但是使用函数就可以避免这些，因为实参的石式子会在传参时就完成，在进入函数内部时已经成了一个值；

内联函数多使用在调用很多次短小函数的场景；首先相比于宏函数，内联函数不易出错；相较于普通函数，内联函数不需要开辟函数栈帧，调用了很多次只需要展开一次就好了，汇编中会有一个call指令，展开函数时，只需要展开一次，之后再调用这个函数时，call指令会直接使用展开好的指令；在函数定义代码量很多时，展开就不是那么好了；

所以说内联函数用在多次调用短小函数的地方。

三、nullptr

NULL实际上是一个宏，在传统的C头文件（stddef.h）中有：

#ifndef NULL#ifdef __cplusplus#define NULL 0#else#define NULL ((void *)0)#endif
#endif

在C++中NULL被定义为常量 0 ；或者C中被定义为无类型指针（void*）的常量，无论哪种定义，在调用空值的指针时，都会遇到不可避免地麻烦；

所以在C++中引入了关键字nullptr，它可以转换成任意一种类型的指针。