【C++笔记3】初识C++（引用与指针的区别，内联函数，auto关键字，auto与范围for循环的使用，指针空值nullptr）

所有运行结果均在VS2022，Debug,x86的环境下得出

一、引用与指针的区别

1. 地址存储方面

• 语法上：引用不开空间，指针开辟空间
• 底层上：引用和指针都会开辟空间

2.空值

• 引用没有NULL引用
• 指针有NULL指针

int main()
{
	int* ptr = NULL;
	int& r = *ptr;
	return 0;
}

这是一段特殊的代码

3.在sizeof中的含义不同

• 引用的结果是引用类型的大小
• 指针的结果是地址空间所占字节个数

int main()  
{
	int a = 1;  
	double m = 5.20;  
	double& n = m;  
	int& b = a;  

	cout << sizeof(b) << endl;  
	cout << sizeof(n) << endl;  
	cout << sizeof(int&) << endl;  
	cout << sizeof(double&) << endl;  
	return 0;  
}

4.其他不同点

• 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

二、内联函数

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。

下面是一个内联函数ADD:

inline int ADD(int x, int y)          
{
	int z = x + y;          
	cout << z << endl;          
	return x + y;          
}
int main()          
{
	int c = ADD(1, 2);          
	return 0;          
}

2.特性

2.1以空间换时间的一个做法

• 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。

2.2对编译器而言，只是一个建议

• 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

2.3不建议声明和定义分离

• 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
  看下面代码示例：

// 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;      
}

2.4合适场景可以替换宏

• 我们知道宏有以下特点：
  • • 优点：
      1.增强代码的复用性。
      2.提高性能。
  • • 缺点：
      1.不方便调试宏。（因为预编译阶段进行了替换）
      2.导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。
      3.没有类型安全的检查 。

经过大家的不断努力，我们发现：

• C++有这些技术可以替代宏？
  1. 常量定义 换用const enum
  2. 短小函数定义 换用内联函数

三、auto关键字 （C++11)

1.auto简介

• auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一
  个新的类型

2.auto使用场景

2.1做类型声明“占位符”

看如下代码示例：

#include<iostream>
#include <typeinfo>
#include<stdio.h>
using namespace std;
int main()
{
	auto a = 2;
	//int a=2; 
	auto b = 3.14; 
	//double b=3.14; 
	auto a1 = &a; 
	auto* b1 = &b; 
	auto& b2 = b; 

	printf("%s\n", typeid(a).name()); 
	printf("%s\n", typeid(b).name()); 
	printf("%s\n", typeid(a1).name()); 
	printf("%s\n", typeid(b1).name()); 
	printf("%s\n", typeid(b2).name()); 
	return 0; 
}

这里，我们将不同变量的类型给打印了出来

我们还可以得出以下结论：

• 当auto与指针结合使用时，可以写成以下两种形式

auto a1 = &a;
auto* b1 = &b;

• 当auto与引用 结合时，可以写成以下形式

auto& b2 = b;

2.2在同一行定义多个变量

代码示例如下：

int main()
{
	auto a = 1, b = 2, c = 3;
	auto x = 1.1, y = 1.2, z = 1.3;
	cout  << "a=" << a  << endl;
	cout << "b=" << b << endl;
	cout << "c=" << c << endl;
	cout << "x=" << x << endl;
	cout << "y=" << y << endl;
	cout << "z=" << z << endl;

	return 0;
}

但是仍然需要注意的是，同一行定义的多个变量必须是相同类型的，读者们可自行试试不同类型的，这里笔者不做代码展示。

3.auto不能用的场景

3.1auto不能作为函数形参的类型

代码示例如下：

int ADD(auto a,auto b)
{
	cout << a + b << endl;
	return a + b;
}

这里的报错为：

此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导

3.2 auto不能用来直接声明数组

代码示例如下：

int main()
{
	int a1[] = { 1,2,3,4,5 };
	auto a2[] = { 1,2,3,4,5 };
	return 0;
}

报错如下：

可见，不可这样声明数组。

4.auto与范围for循环结合使用(遍历数组）

4.1常规使用

代码示例如下：
这里的e是一个参数，也可以写其他的。

int main() 
{
	int array[] = { 1,2,3,4,5 }; 
	for (auto e : array) 
	{
		cout << e << " "; 
	}
	cout << endl; 

	return 0; 
}

这里是最简单的auto与范围for循环的使用方式，它俩结合使用，使数组的遍历更简单更方便。
这个范围for循环几乎没有什么缺点，但是并不能倒着遍历数组。

4.2改变数组的遍历数组的方式

代码示例如下：

int main()
{
	int array[] = { 1,2,3,4,5 };
	for (auto& e : array)
	{
		e = e * 2;

	}
	for (auto e : array)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

这里的数组变成了原来的两倍
仅仅是添加了以下代码片段，对e进行了引用和调整，改变了原先的数组

for (auto& e : array)        
{
	e = e * 2;        

}

四、指针空值nullptr(C++11)

1.引入

看下列代码及运行结果：

void f(int)
{
	cout << "f(int)" << endl;
}
void f(int*)
{
	cout << "f(int*)" << endl;
}
int main()
{
	f(0);
	f(NULL);
	return 0;
}

发现其结果和自己预想的并不一样。
这时，我们引入了nullptr(C++11) 。

2.nullptr使用

看以下改进的代码及结果：

void f(int)
{
	cout << "f(int)" << endl;
}
void f(int*)
{
	cout << "f(int*)" << endl;
}
int main()
{
	f(0);
	f(nullptr);

	return 0;
}

这里使用了nullptr，得到了原代码想要的结果。

3.nullptr使用说明

• 1. 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。
• 2. 在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
• 3. 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。