C++相关基础概念之入门讲解（下）

1. 引用

​
int main()
{
     const int a=10;
    int& aa=a;
    aa++;
    cout<<aa<<endl;
}

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（初期这么理解就好，实际上在底层是开了空间的）

引用的使用方法就是：类型 & 引用变量名 ( 对象名 ) = 引用实体；

举个例子：

在这个代码里面aa是a的别名，aa++了，也就是a++；所以这里的输出是11；

举个例子，现在有一个人叫小明，我们给他取一个别名叫明明，明明去吃饭了，那是不是小明也去吃饭了，引用就是这个意思。

注意： 引用类型 必须和引用 实体 是 同种类型 的 。也就是说在上面这个代码里面，aa要和a是同一个类型（int）。

1.1 常引用

​int main()
{
    const int a=10;
    int& aa=a;
    aa++;
    cout<<aa<<endl;
}

在这个代码里面，如果a是const int类型的，那就不可以对aa进行++的操作（会报错）。

举个例子，小明不可以吃饭，那也就是说明明不可以吃饭。

1.2 传值返回与传引用返回

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（比如说map<string，string>），效率就更低。

传值返回：

int Fanc(int a)
{
    a++;
    return a;
}

int main()
{
    int b=1;
    b=Fanc(b);
    cout<<b<<endl;
    return 0;
}

在这段代码里面，最终的结果是2。但是他在return a的时候产生了一份临时拷贝，然后把这个临时拷贝赋值给了b。我们前面说的消耗就是在这里。

PS:之所以要拷贝的原因涉及到函数栈帧的创建与销毁，简单来说就是a出了这个Fanc就会自动销毁，所以编译器要通过产生临时拷贝的方式来进行赋值。

传引用返回：

​int& Fanc(int a)
{
    a++;
    return a;
}

int main()
{
    int b=1;
    b=Fanc(b);
    cout<<b<<endl;
    return 0;
}

在这段代码里面，a其实是有危险的，因为是&，所以在这里并没用产生a的临时拷贝，也就是说在这里实际上造成了野指针现象。

修改的办法有两种。

一种是加一个全局变量

int c;//  全局变量

int& Fanc(int a) {
    c = a + 1;  
    return c;   
}

int main() {
    int b = 1;
    b = Fanc(b);
    cout << b << endl; 
    return 0;
}

传入的是全局变量（或者静态变量也可以），所以在这里并不会被销毁。

还有一种是通过引用传递参数

int& Fanc(int& a) {
    a++;        // 直接修改传入的参数
    return a;   // 返回传入参数的引用
}

int main() {
    int b = 1;
    Fanc(b); 
    cout << b << endl;  
    return 0;
}

通过引用传递参数，直接修改传入的参数并返回其引用

1.3 传值、传引用

首先，传值和传引用与传值返回与传引用返回不是同一个东西。

传值：

​​int Fanc(int a)
{
    a++;
    return a;
}

int main()
{
    int b=1;
    b=Fanc(b);
    cout<<b<<endl;
    return 0;
}

这个就是我们在一开始的学习中使用函数的方式。消耗也比较大。

传引用:

​
​int Fanc(int& a)
{
    a++;
    return a;
}

int main()
{
    int b=1;
    Fanc(b);//没有了b=...
    cout<<b<<endl;
    return 0;
}

​

直接修改传入的参数，而不需要返回值。同时代价也小。

1.4 引用和指针的区别

在C++中，引用和指针都是用来间接访问变量的机制，但它们之间有一些重要的区别：

1. 引用是变量的别名，而指针是一个独立的实体。引用在声明时必须初始化，并且一旦引用和原变量绑定后，就无法再绑定到其他变量（这一点很重要）；而指针可以在声明后指向不同的变量。

2. 引用不需要使用解引用操作符(*)来访问其绑定的变量，而指针需要使用解引用操作符(*)来访问其指向的变量。

3. 引用不能指向空值（null），而指针可以指向空值。

4. 指针可以进行算术运算，而引用不支持。

总的来说，引用更直观和安全，因为它不需要对空值进行处理，而指针更灵活，因为它可以指向不同的对象和进行算术运算。在实际使用中，应根据具体情况选择合适的机制。

2. 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 ，没有函数调

用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。

inline int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

int main() 
{
    int result = add(3, 4);  // 编译器可能会将 add 函数直接插入此处
    cout << "Result: " << result << endl;
    return 0;
}

内联函数的本质就是替换，通过把main函数里面的add直接转换成a+b，通过这样的方式来提升效率。

2.1 内联函数特性

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。

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（不然的话会造成代码膨胀）。

PS： 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。

内联函数从某种意义上来说替代了宏（即宏函数）。

3. auto关键字

auto我从刚刚学到他的时候认为没什么用，但是当我学到后面的时候，我才发现他是那么的好用，因为到后面很多时候类型是一层套一层，就是说会特别的长，这个时候auto的作用就体现出来了。

他的本质就是让编译器自动推导类型。换种说法就是把我们的这部分工作交给了编译器。

3.1 auto使用时候的注意事项

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 。

int main()
{
    auto x = 10，y=3;
    return 0
}

上面这种就是合法的，因为auto在同一行只会进行一次推导，如果说y=3.3，那么编译器就会报错。

3.2 auto不能推导的类型

auto不可以作为函数的参数类型，比如说：

auto fanc（auto a）
{
    .......
}

这种是不合法的（其实没有什么别的原因，就是设计者在设计的时候没有允许这种用法，我们在后面会学到一种template<class T>的东西，他可以实现我们上面想要达到的目的）。

同时，auto也不可以作为数组的类型，简单来说就是：

int main()
{
    auto arr[]={1,2,3,4,5,6}
    return 0;
}

这种也是不可以的（原因如上）。

4. 范围for

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（如越界访问）。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 arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    for(auto& a : arr)
    a *= 2;
}

这就是范围for的用法，通过这样的方式就可以使arr里面的数都*上2。

PS：加上引用就可以改变arr，如果说是想要改变范围for里面的数组，那最好就是在auto后面加一个&。

4.1 范围for的原理

范围for的底层就是迭代器（iterator），他在编译器编译的时候就会修改为迭代器。

所以说我们在里面想要遍历或者修改的东西必须有begin和end的方法，begin和end就是for循环迭代的范围。

5. 空指针nullptr

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。 因此发明了nullptr，

PS： 在使用 nullptr 表示指针空值时，不需要包含头文件。

因此我们在使用的时间候直接把他当做一个不能表示0的NULL去使用就好。