C++編程之旅-- -- --始探門庭的求知漫溯（二）

引用

引用：指將變量以另一個名稱來展現的。它并非是一個新變量而是一個別名，它們同指一塊內存空間。就如古時那些有字的人,亦或者是周樹人，你說魯迅是不是周樹人呢？在這里插入圖片描述

引用的形式：類型& 引用變量名(對象名) = 引用實體；
常引用： const 類型& 引用變量名(對象名) = 引用實體；
用常引用時要注意，他是常數的這個特性。

void TestRef()
{int a = 10;int& ra = a;//注意引用的類型要與引用的對象的類型一致！！！printf("%p\n", &a);printf("%p\n", &ra);
//常引用const int a = 10;//int& ra = a;   // 該語句編譯時會出錯，a為常量const int& ra = a;// int& b = 10; // 該語句編譯時會出錯，b為常量const int& b = 10;double d = 12.34;//int& rd = d; // 該語句編譯時會出錯，類型不同const int& rd = d;
}

引用的特點：
1.引用一定要初始化。
2.一個變量可以有多個引用。
3.一個引用不能指向多個變量。

引用的意義：
1.做參數。
2.做返回值。

對于引用做返回值有它的注意點：

#include<iostream>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;
}

你們認為結果是什么？其實是一個不可預測的值。
Add 函數里的 c 是局部變量，函數執行結束后，c 占用的內存會被釋放。返回 c 的引用（int&）后，main 里的 ret 會變成懸空引用（指向已釋放的內存 未定義行為）。后續調用 Add(3,4) 可能覆蓋這片內存，把 ret 原本指向的無效內存數據改掉，導致 ret 輸出異常。
禁止返回局部變量的引用，否則會引發未定義行為；使用懸空引用就是未定義行為一切皆有可能。

做參數和返回值時值與引用是有效率上的區別的：

#include<iostream>
#include <time.h>
using namespace std;
struct A { int a[10000]; };
void TestFunc1(A a) {
}
void TestFunc2(A& a)
{}
// 值返回
A TestFunc3(A a) { return a; }
// 引用返回
A& TestFunc4(A& a) { return a; }
int main()
{A a;// 以值作為函數參數size_t begin1 = clock();for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)TestFunc1(a);size_t end1 = clock();// 以引用作為函數參數size_t begin2 = clock();for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)TestFunc2(a);size_t end2 = clock();// 分別計算兩個函數運行結束后的時間cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;A b;A& B =b;// 以值作為函數的返回值類型size_t begin3 = clock();for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)TestFunc3(b);size_t end3 = clock();// 以引用作為函數的返回值類型size_t begin4 = clock();for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)TestFunc4(B);size_t end4 = clock();// 計算兩個函數運算完成之后的時間cout << "TestFunc3 time:" << end3 - begin3 << endl;cout << "TestFunc4 time:" << end4 - begin4 << endl;return 0;
}

在這里插入圖片描述

通過上述代碼的比較，發現傳值和指針在作為傳參以及返回值類型上效率相差很大。
傳值：簡單直接，但拷貝大型對象時效率低。
傳引用：避免拷貝，效率更高，適合傳遞大對象或需修改實參的場景。
實際開發中，優先用傳引用（或 const 引用）處理復雜類型，減少不必要的性能損耗。

你們可能聽說引用其實就是指針，這是有一定來由的。

在語法概念上引用就是一個別名，沒有獨立空間，和其引用實體共用同一塊空間。
在底層實現上實際是有空間的，因為引用是按照指針方式來實現的。

引用和指針的不同點：

引用概念上定義一個變量的別名，指針存儲一個變量地址。
引用在定義時必須初始化，指針沒有要求。
引用在初始化時引用一個實體后，就不能再引用其他實體，而指針可以在任何時候指向任何
一個同類型實體。
沒有NULL引用，但有NULL指針。
在sizeof中含義不同：引用結果為引用類型的大小，但指針始終是地址空間所占字節個數(32
位平臺下占4個字節)。
引用自加即引用的實體增加1，指針自加即指針向后偏移一個類型的大小。
有多級指針，但是沒有多級引用。
訪問實體方式不同，指針需要顯式解引用，引用編譯器自己處理。
引用比指針使用起來相對更安全。

內聯函數

內聯函數：以inline修飾的函數叫做內聯函數（在函數的返回值類型前面加inline）編譯時C++編譯器會在調用內聯函數的地方展開（用函數體替換函數的調用），沒有函數調用建立棧幀的開銷，內聯函數提升程序運行的效率。

查看普通函數與內聯函數的區別方法：

在release模式下，查看編譯器生成的匯編代碼中是否存在call Add。
在debug模式下，需要對編譯器進行設置，否則不會展開(因為debug模式下，編譯器默認不
會對代碼進行優化，以下給出vs2013的設置方式)
debug模式下設置：
開始：

改變后：

開始：

改變后：
在這里插入圖片描述
匯編代碼：

在這里插入圖片描述

在這里插入圖片描述
內聯函數：
特性本質：以空間換時間，編譯階段用函數體替換調用，減少調用開銷、提升效率，但可能使目標文件變大。

編譯器處理：inline 是給編譯器的建議，編譯器可選擇忽略，通常規模小、非遞歸、頻繁調用的函數建議用，遞歸等情況編譯器可能忽略該特性。

適用與限制：用于優化規模小、流程直接、頻繁調用函數，多數編譯器不支持內聯遞歸函數，75 行這類較長函數也難在調用點內聯展開。

inline 函數應該聲明和定義不分開。因為inline被展開，就沒有函數地址了，鏈接就會找不到。

inline函數其實還可以替代宏，那么我開始回憶宏的優缺點。
優點：
1.增強代碼的復用性。
2.提高性能。
缺點：
1.不方便調試宏。（因為預編譯階段進行了替換）
2.導致代碼可讀性差，可維護性差，容易誤用。
3.沒有類型安全的檢查。
而我們可以在C++用這兩種方法來代替宏。

常量定義換用const enum
短小函數定義換用內聯函數

(C++11)

auto關鍵字

在我們做的程序變得越來越大，我們所用的類型名稱也會變得越來越難寫（復雜）和含義不明確導致容易出錯。對此我們之前可以用typedef來縮短名稱，然而typedef 讓類型別名和 const 的組合語義變得不直觀，容易坑人。

typedef char* pstring;
int main()
{const pstring p1;    // 編譯成功還是失敗？const pstring* p2;   // 編譯成功還是失敗？return 0;
}

在早期C/C++中auto的含義是：使用auto修飾的變量，是具有自動存儲器的局部變量，但遺憾的
是一直沒有人去使用它，因為局部變量默認就是自動存儲類型，使用 auto 修飾屬于多余操作，其修飾效果和不修飾一樣，因此無人使用。

C++11中，標準委員會賦予了auto全新的含義即：auto不再是一個存儲類型指示符，而是作為一
個新的類型指示符來指示編譯器，auto聲明的變量必須由編譯器在編譯時期推導而得。

在編譯階段編譯器需要根據初始化表達式來推導auto的實際類型。因此auto并非是一種類型的聲明，而是一個類型聲明時的占位符，編譯器在編譯期會將auto替換為變量實際的類型。因此使用auto定義變量時必須對其進行初始化。

auto 使用的細則：
1.auto 與指針和引用的注意事項：auto對于指針可以用auto或auto*，auto對于引用必須要加&：auto&。
2.auto對于同一行有多個變量的定義，他會先通過識別第一個變量類型，再用第一個變量類型賦給接下來的變量。因此要多個變量的類型一致。
3.auto不能用的場景：做函數參數，不能用在數組。
4. 為了避免與C++98中的auto發生混淆，C++11只保留了auto作為類型指示符的用法
5. auto在實際中最常見的優勢用法就是跟C++11提供的新式for循環，還有lambda表達式等進行配合使用。

基于范圍的for循環

這個改動是為了對于一個有范圍的集合而言，由程序員來說明循環的范圍是多余的，有時候還會容易犯錯誤。因此C++11中引入了基于范圍的for循環。for循環后的括號由冒號“ ：”分為兩部分：第一部分是范圍內用于迭代的變量，第二部分則表示被迭代的范圍。

void TestFor()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for(auto& e : array)//第一部分：auto& e，第二部分：arraye *= 2;
for(auto e : array)cout << e << " ";
return 0;
}

與普通循環類似，可以用continue來結束本次循環，也可以用break來跳出整個循環。

基于范圍的for循環使用條件：
1.因為是基于范圍的,所以對于遍歷的對象都要知其范圍。
2.迭代的對象要實現++和==的操作

指針空值—nullptr

在C++98中的指針空值：NULL，NULL實際是一個宏，NULL可能被定義為字面常量0，或者被定義為無類型指針(void*)的常量。
那么就會出現問題：

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;
}

這里是想通過f(NULL)調用指針版本的f(int*)函數，但是由于NULL被定義成0，因此與程序的
初衷相悖。
在C++98中，字面常量0既可以是一個整形數字，也可以是無類型的指針(void*)常量，但是編譯器
默認情況下將其看成是一個整形常量，如果要將其按照指針方式來使用，必須對其進行強轉(void
*)0。

對于nullptr有下面的注意：