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【C++】基础知识讲解(引用、内联、auto,基于范围for循环)

25 人参与  2024年02月09日 17:11  分类 : 《随便一记》  评论

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目录

引用

概念

特性

使用场景

作参数

作返回值

传值、传引用效率比较

引用和指针的区别

内联函数

概念

查看方式

特性

 宏的优缺点

 C++代替宏的技术


前言

    ? hello! 各位铁子们大家好哇。

             今日更新了引用、内联、auto,基于范围for循环的内容
    ? 欢迎大家关注?点赞?收藏⭐️留言?

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;

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

 

指针和引用的功能是类似的,重叠的。

C++的引用,对指针使用比较复杂的场景进行一些替换,让代码更简单易懂,但不能完全替代指针。因为引用定义后,不能改变指向。(例如实现链表时,就无法用引用替代指针) 

下面是引用对二级指针的替换的例子:

分析:注意前面有一个typedef,所以LNode是一个结构,而PNode是struct Node*的指针。函数传参需要传二级指针,这时就可以用引用来代替。

使用场景

作参数

 引用可以作输出型参数(即改变形参就能改变实参)(如上图),在对象比较大的时候,可以减少拷贝,提高效率。

作返回值

上图中,func返回a的值,但是在函数调用结束时,栈帧就销毁了,这时a返回的就是随机值。但是在VS中,它会先把a拷贝给一个临时变量,然后再把值返回。 

当我们返回的是a的别名时,函数调用完,栈帧已经销毁。a的空间就被回收了,这时候ret的值就要看a的空间会不会被清理。如果被清理,就是随机值。 

当返回的是a的别名,接受的也是引用时,ret就是a的别名的别名。此时ret就是野引用。 

后面两个引用返回都是错误的例子。(局部变量)返回变量出了函数作用域,(即生命周期到了)就要销毁,不能用引用返回。全局变量、静态变量、堆上变量等可以用引用返回。


在CPP中,结构体内可以定义函数。使用时,因为函数是成员,前面加上成员运算符即可。而且相比C语言,还可以少传参数。

传值、传引用效率比较

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。

引用和指针的区别

引用的底层是用指针实现的。指针语法上开空间,引用语法上不开空间。指针、引用底层都开空间。 汇编层面上,没有引用,都是指针,引用编译后也转换成指针了。

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 

内联函数

概念

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

查看方式

在release模式下,查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add 

在debug模式下,需要对编译器进行设置,否则不会展开(因为debug模式下,编译器默认不 会对代码进行优化,以下给出vs2022的设置方式) 

 

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。 

当我们声明和定义没有分离时,会发生重定义的错误,这是因为add的定义会在stack.cpp展开。

解决方案:声明和定义分离。

如果我们非要在stack.h里面定义,另外两种解决方式就是:

函数前面加上static,使其只在当前文件可见。inline

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

小函数用内联,大函数用静态。

 宏的优缺点

优点:

.增强代码的复用性。提高性能

缺点:

语句复杂,不容易控制不能调试没有类型安全的检查

 C++代替宏的技术

常量定义 换用const enum短小函数定义 换用内联函数

auto关键字

auto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。

使用细则

auto可以自动识别类型。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&

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 

 

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。 

 auto不能推导的场景

 auto不能作为函数的参数auto不能直接用来声明数组

基于范围的for循环(C++11)

范围for的语法

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。 

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

指针空值nullptr(C++11)

 

由于CPP的重载,我们可以判断出第一个打印int,第二个打印int*。结果是不是呢?

结果不是。其实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 

为了解决这一问题,C++11中引入一个新关键词nullptr。

注意:

 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 在C++11中,sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。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。

 


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