初识C++(二）

上一篇是初识C++(一）没有看过的可以去看看

C++的引用

引⽤的概念和定义
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。⽐如：就像周树人和鲁迅是同一个人一样的道理
引用的格式为**类型& 引⽤别名 = 引⽤对象;**这里和取地址用的同样的符号，用的时候要注意区分一下
现在我们来举一个例子看看

# include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int a = 10;
	int& b = a;
	int& c = b;
	cout << a << b << c << endl;
	return 0;
}

这里我们的b就是对a取的别名，b就相当于a，同时也可以给b取一个c的别名，本质上他们都是a的别名，我们可以打印看看

同样我们也可以打印地址看看

不难发现这些别名的地址都是一样的

引用的特性

• 引⽤在定义时必须初始化
• ⼀个变量可以有多个引⽤
• 引⽤⼀旦引⽤⼀个实体，再不能引⽤其他实体
这里和指针不同，指针变量在使用的时候可以不用初始化（但建议还是初始化，不初始化容易出现野指针的情况）

# include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int c = 11;
	int a = 10;
	int& b;
	return 0;
}

像这样引用b没有初始化是不可以的，下面这种情况不要以为是b又给a取了一个别名，只是赋值，在引用完成之后是不能改变引用的对象的

# include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int c = 11;
	int a = 10;
	int& b = c;
	//这里的并不是把b引用a,c++不能改变引用的对象
	//只是单纯赋值
	b = a;
	return 0;
}

引用的使用

• 引⽤在实践中主要是于引⽤传参和引⽤做返回值中减少拷⻉提⾼效率和改变引⽤对象时同时改变被
引⽤对象。

• 引⽤传参跟指针传参功能是类似的，引⽤传参相对更⽅便⼀些

• 引⽤和指针在实践中相辅相成，功能有重叠性，但是各有特点，互相不可替代。C++的引⽤跟其他
语⾔的引⽤(如Java)是有很⼤的区别的，除了⽤法，最⼤的点，C++引⽤定义后不能改变指向，
Java的引⽤可以改变指向。
我们可以举个列子
就拿swap交换函数来说一说，我们用两种写法来看看，第一种是传统的指针

void swap(int* a,int* b)
{
  int temp = *a;
  *a = *b;
  *b = temp;
 }

这样我们一般是要对指针的解引用才能交换两个元素，而我们用引用来写的化就会简单些，也容易明白一些

void Swap(int& rx, int& ry)
{
int tmp = rx;
rx = ry;
ry = tmp;
}

这样就可以之间两数之间交换位置了，不用在取解引用
在C++中我们可以不仅仅给类型取别名，还可以给指针取别名，像下面这样

# include<stdio.h>
typedef struct ListNode
{
	int val;
	struct ListNode* next;
}LTNode, * PNode;//如果这里看不懂的话可以这样写

typedef struct ListNode LTNode;
//LTNode, * PNode; 通过 typedef，给 struct ListNode 和 struct ListNode* 分别定义了新的类型名。
// LTNode 是 struct ListNode 的新名字，PNode 是 struct ListNode* 的新名字。这样为了方便书写
typedef struct ListNode* PNode;

//下面就是关于链表插入的两个函数的对比，一个是使用引用一个是使用指针
// 这样就不需要⽤⼆级指针了，相对⽽⾔简化了程序
//void ListPushBack(LTNode** phead, int x)
{
	;
}
void ListPushBack(LTNode*& phead, int x) //指针变量也可以取别名，这⾥LTNode*& phead就是给指针变量取别名
{
	PNode newnode = (PNode)malloc(sizeof(LTNode));
	newnode->val = x;
	newnode->next = NULL;
	if (phead == NULL)
	{
		phead = newnode;
	}
	else
	{
		//...
	}
}
int main()
{
	PNode plist = NULL;
	ListPushBack(plist, 1);
	return 0;
}

这里我们创建了一个pnode的一个结构体指针变量plist，把plist传过去用LTNode& phead来接受，我们这里创建了一个名为phead的关于plist的引用，这样就相当于phead就是plist本身，对phead的节点的改变就是对plist节点的改变这样相较于传二级指针方便许多

const引⽤

• 可以引⽤⼀个const对象，但是必须⽤const引⽤。const引⽤也可以引⽤普通对象，因为对象的访
问权限在引⽤过程中可以缩⼩，但是不能放⼤。

• 不需要注意的是类似 int& rb = a3; double d = 12.34; int& rd = d; 这样⼀些场
景下a3的和结果保存在⼀个临时对象中， int& rd = d 也是类似，在类型转换中会产⽣临时对
象存储中间值，也就是时，rb和rd引⽤的都是临时对象，⽽C++规定临时对象具有常性，所以这⾥
就触发了权限放⼤，必须要⽤常引⽤才可以。

• 所谓临时对象就是编译器需要⼀个空间暂存表达式的求值结果时临时创建的⼀个未命名的对象，
C++中把这个未命名对象叫做临时对象。
我们来举列子看看

# include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	const int a = 1011;
	int& b = a;
	return 0;
}

这里会编译报错：error C2440: “初始化”: ⽆法从“const int”转换为“int &”这里就是权限放大，我本来a是只能读取的不能写或者改变，而新创建a的别名b是可读可写的，这就不行了，这就是权限放大，如果要改，那么在b前面也加上const修饰就可以了，相反像这样就是对a的权限进行缩小

# include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
     int a = 1011;
	const int& b = a;
	return 0;
}

从原来的可读可写，变成只可读
我们来看看下面的代码

为什么像这样会报错呢，那是因为在C++中，只要涉及到计算或者，类型的转换，必然会创建一个临时变量，而这个临时变量创建好之后，会变成一个常量，常量是不可以修改的，所以会报错，解决办法就是在前面加一个const修饰

指针和引用的关系

C++中指针和引⽤就像两个性格迥异的亲兄弟，指针是哥哥，引⽤是弟弟，在实践中他们相辅相成，功
能有重叠性，但是各有⾃⼰的特点，互相不可替代。

• 语法概念上引⽤是⼀个变量的取别名不开空间，指针是存储⼀个变量地址，要开空间。

• 引⽤在定义时必须初始化，指针建议初始化，但是语法上不是必须的。

• 引⽤在初始化时引⽤⼀个对象后，就不能再引⽤其他对象；⽽指针可以在不断地改变指向对象。

• 引⽤可以直接访问指向对象，指针需要解引⽤才是访问指向对象。

• 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，64位下是8byte)

• 指针很容易出现空指针和野指针的问题，引⽤很少出现，引⽤使⽤起来相对更安全⼀些。

inline内联函数

⽤inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调⽤的地⽅展开内联函数，这样调⽤内联
函数就需要建⽴栈帧了，就可以提⾼效率。

• inline对于编译器⽽⾔只是⼀个建议，也就是说，你加了inline编译器也可以选择在调⽤的地⽅不展
开，不同编译器关于inline什么情况展开各不相同，因为C++标准没有规定这个。inline适⽤于频繁
调⽤的短⼩函数，对于递归函数，代码相对多⼀些的函数，加上inline也会被编译器忽略。

• C语⾔实现宏函数也会在预处理时替换展开，但是宏函数实现很复杂很容易出错的，且不⽅便调
试，C++设计了inline⽬的就是替代C的宏函数。

• vs编译器 debug版本下⾯默认是不展开inline的，这样⽅便调试。

• inline不建议声明和定义分离到两个⽂件，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地
址，链接时会出现报错。
inline的出现就是用来代替宏函数的，因为宏函数太多坑了，内联函数的写法就是和普通函数一样
下面我们可以写一个宏函数

# define ADD(a,b) ((a)+(b))

宏函数对于语法的要求要非常准确，他本质上来说就是完成一个替换的过程，假如a+b前后不带括号而且后面还有一个c，那完成替换之后就变成a+bC了，这与我们的想法是完全不同的而用内联函数写起来就不一样了

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

就和普通函数一样
在内联函数中，编译器会根据内联函数的规模大小，来判断到底展不展开，如果一个大量递归的函数，展开的话就会极大占用资源，如果一个函数小而且频繁调用，这个函数可以写成一个内联函数，也会被编译器展开

nullptr

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

C++中NULL可能被定义为字⾯常量0，或者C中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，本想通过f(NULL)调⽤指针版本的
f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，调⽤了f(int x)，因此与程序的初衷相悖。f((void*)NULL);
调⽤会报错。

• C++11中引⼊nullptr，nullptr是⼀个特殊的关键字，nullptr是⼀种特殊类型的字⾯量，它可以转换
成任意其他类型的指针类型。使⽤nullptr定义空指针可以避免类型转换的问题，因为nullptr只能被
隐式地转换为指针类型，⽽不能被转换为整数类型。

#include<iostream>
using namespace std;
void f(int x)
{
cout << "f(int x)" << endl;
}
void f(int* ptr)
{
cout << "f(int* ptr)" << endl;
}
int main()
{
f(0);
// 本想通过f(NULL)调⽤指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，调⽤了f(intx)，因此与程序的初衷相悖。
 f(NULL);
 f((int*)NULL);

 // 编译报错：error C2665: “f”: 2 个重载中没有⼀个可以转换所有参数类型
 // f((void*)NULL);
 f(nullptr);
 return 0;
 }

所以我们在使用c++时尽量取使用nullptr避免出现歧义。
完。