C++入门篇（下）

1、引用

1.1 引用概念

1.2 引用特性

1.3 常引用

1.4 使用场景

1.4.1 引用做参数

1.4.2 引用做返回值

1.5 引用和指针的区别

2、内联函数

2.1 概念

2.2 特性

3、auto关键字

4、基于范围的for循环

5、指针空值nullptr

5.1 C++98 中的指针空值处理

5.2 C++11 中 nullptr 的优势

本章节将延续上篇文章未讲完的内容，期待接下来的内容哦！！！

1、引用

1.1 引用概念
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
void TestRef()
{int a = 10;int& ra = a;//<====定义引用类型printf("%p\n", &a);printf("%p\n", &ra);
}
ra是a的别名，是一个变量，占用同一块内存

注意： 引用类型 必须和引用实体是 同种类型 的

1.2 引用特性

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

1.3 常引用

只有引用才涉及权限的变化

1.4 使用场景

1.4.1 引用做参数

输出型参数：形参的改变会改变实参

引用做参数不会开辟空间

1.4.2 引用做返回值

引用做返回值不会创建临时变量

1.5 引用和指针的区别

引用语法层面不开空间，底层实现和指针类似

面试常考点：

2、内联函数

2.1 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。
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

查看方式：

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

2. 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 )

2.2 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：

问题: 为啥内联函数可能会导致目标文件变大
3. 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
// F.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int i)
{cout << i << endl;
}
// main.cpp
#include "F.h"
int main()
{f(10);return 0;
}
// 链接错误：main.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdecl 
f(int)" (?f@@YAXH@Z)，该符号在函数 _main 中被引用
内联函数和宏函数

相似点：
避免函数调用开销：都能在一定程度上避免常规函数调用时的栈帧创建、参数传递等开销，提高程序运行效率。
代码替换：在编译或预处理阶段，都会将相关代码替换到调用处。内联函数由编译器决定是否展开替换，宏函数是在预处理阶段进行文本替换。
优缺点
内联函数：优点是有类型检查和语法检查，增强了程序的健壮性，且调试方便；缺点是编译器对其展开有条件限制，当函数体复杂时可能不进行内联，同时会使代码体积增大。
宏函数：优点是简单灵活，可定义复杂的表达式，在代码生成方面有一定的优势；缺点是没有类型检查，容易出现副作用，且在调试时难以定位问题，也可能导致代码可读性变差。

3、auto关键字

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 。

4、基于范围的for循环

void TestFor1()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };//让数组中的元素大小变成原来的二倍for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)array[i] *= 2;//打印数组元素for (int* p = array; p < array + sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++p)cout << *p << endl;
}void TestFor2()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };//让数组中的元素大小变成原来的二倍for (auto& e : array)e *= 2;//打印数组元素for (auto e : array)cout << e << " ";}int main()
{TestFor2();return 0;
}

5、指针空值nullptr

5.1 C++98 中的指针空值处理

初始化方式
在 C/C++ 编程里，为避免未初始化指针带来的错误，习惯给指针合适初值。在 C++98 中，当指针无合法指向时，常见初始化方式：

NULL的本质

NULL 本质是宏，在传统 C 头文件 stddef.h 中定义如下：

即 NULL 可能被定义为字面常量 0 ，或无类型指针 (void*) 的常量。

使用 NULL 的麻烦

这里 f(0) 调用 f(int) 没问题，但 f(NULL) 由于 NULL 定义的模糊性（既像 0 又像指针），可能导致编译器匹配混乱，而 f((int*)NULL) 虽然明确转化为指针类型调用 f(int*) ，但这种写法不够简洁直观。

5.2 C++11 中 nullptr 的优势

无需额外头文件
nullptr 是 C++11 引入的新关键字，专门表示指针空值。使用它时，无需包含额外头文件，代码简洁性提升。

字节数特性
在 C++11 中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0) 所占字节数相同。这意味着 nullptr 在内存占用等底层特性上，和传统表示空指针的方式在字节层面有对应关系。

提升代码健壮性
相比 NULL 可能带来的歧义，nullptr 明确表示指针空值。在函数重载等场景下，能让编译器准确匹配函数，减少错误发生概率，使代码更健壮。例如之前的 f 函数调用，使用 nullptr 就很明确：

总结来说，nullptr 作为 C++11 的新特性，解决了 C++98 中 NULL 表示指针空值的一些弊端，让指针空值的表达更清晰、准确，有助于写出更可靠的代码