C++入门(下)

发布时间:2023年12月20日

呀哈喽,我是结衣
今天我们的目标就是连接上一篇博客继续来讲C++的新事物,再剧透一下我们下一篇博客就是C++的类和对象了,这可是相当让人伤脑筋的东西啊。好了,今天的干货要来了哦~
我们的C++入门都是以C++11为标准的哦。

引用

引用的概念

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:你可以叫我结衣也可以叫我小衣,这都是指我。结衣和小衣都是我。
格式:类型&变量名(对象名)= 引用实体
用代码表示就是

void TestRef()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;//<====定义引用类型
    printf("%p\n", &a);
    printf("%p\n", &ra);
}

这里ra就是a的新名字
要注意的是:引用类型必须和引用实体是同种类型的

引用的特性

  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 TestRef()
{
   int a = 10;
   // int& ra;   // 该条语句编译时会出错
   int& ra = a;
   int& rra = a;
   printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);  
}

常引用

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;
}

如果变量被const修饰了,你就不可以简单的引用了,你也要加上const保证你不会改变它才可以。

使用场景

1.做参数
讲了这么多,那么引用的应用场景也该讲了吧,没错,现在我们就来讲!
当我们要交换两个数的时候,我们过去常常都是传地址过去,就像这样

void Swap(int* left, int* right)
{
   int temp = *left;
   *left = *right;
   *right = temp;
}

是不是有点麻烦呢但是我们现在有了引用了,时代变了。我们可以这样写:

void Swap(int& left, int& right)
{
   int temp = left;
   left = right;
   right = temp;
}

什么!你说好像也没方便多少,哈哈,还真是。。。
2.做返回值

int& Add(int a, int b)
{
    int c = a + b;
    return c;
}
int main()
{
    int& ret = Add(1, 2);
    Add(3, 4);
    cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
    return 0;
}

在这里插入图片描述
是随机值,你答对了吗?
其实也不一定是随即值,这个主要看编译器,我们都知道,一个函数结束就会销毁,可是里面值不一定会被赋上随机值。如果没赋那么它就是7.
下面我们来看一张图
在这里插入图片描述
注意:如果函数返回时,出了函数作用域,如果返回对象还在(还没还给系统),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。

引用和指针的区别

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

呼,引用总算是讲完了。那么我们就来进入内联函数吧。

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,没有函数调用建立栈帧的开销,内联函数提升程序运行的效率。
在这里插入图片描述
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。
在这里插入图片描述

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。下图为
    《C++prime》第五版关于inline的建议:
    在这里插入图片描述
  1. 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。

其实内联函数就是和C语言里面的定义宏有相似之处,他们都是再编译的阶段就进行替换。
都是宏是有缺点的,就比如
1.不方便调试
2.代码可读性差,可维护性差,容易误用
3.没有类型安全的检查。
所以C++为了替代宏就弄了个内联函数出来。

auto关键字

我们没错定义一个新的变量的时候都要写变量的类型,未免也太麻烦。所以下面我隆重介绍auto关键字。

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。

简单的用法:

int a = 3;
auto b = a;
auto c = 'a';

这就是auto最简单的用法,也是auto的基础。当然这里的用法显得有点画蛇添足了,但是auto被创建出来是为了应对更复杂的情况的。就比如:

#include <string>
#include <map>
int main()
{
 std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange", "橙子" }, 
   {"pear","梨"} };
 std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();
 while (it != m.end())
 {
 //....
 }
 return 0;
}

在这段代码中

std::map<std::string, std::string>::iterator

是一个类型,要拼写还是有点难度的,那么我们便可以利用auto让编译器直接判断,从而节省拼写的过程。当然typedef也可以的,不过再想一个贴合的单词也是一件让人头疼的事情。

auto的使用规则

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;//typeid可以查看类型
    cout << typeid(b).name() << endl;
    cout << typeid(c).name() << endl;
    *a = 20;
    *b = 30;
     c = 40;
    return 0;
}

在这里插入图片描述

  1. 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
}

auto不能做函数的返回值
auto不能作为函数的参数

nullptr(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;
// ……
}

但是我们要知道NULL其实是一个宏,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

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。
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。


在这里插入图片描述

文章来源:https://blog.csdn.net/2303_79015671/article/details/135096959
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