C++:引用，内联函数，auto关键字，基于范围的for循环，指针空值nullptr

1.引用

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。

int a = 10;
int& ra = a; //引用类型定义

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

1.1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

1.2常引用（常见错误） 

（1） 引用普通变量

const int a = 10;
a++; //错误

（2）引用常量

const int& a = 10;
const int& b = a; //正确
int& ra = a;   // 该语句编译时会出错，a为常量

（3）引用字面常量

int& a = 10; //错误
const int& b = 10; //正确

 1.3 使用场景

 （1）做参数

void Swap(int& left, int& right);

 （2）做返回值

int& Count()
{
    return xx;
}

注意：

如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在(还没还给系统)，则可以使用 引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回。

1.4引用和指针的区别 

在语法概念上引用就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间。

在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。

引用和指针的不同点:

1. 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址

2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求

3. 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

4. 没有NULL引用，但有NULL指针

5. 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)

6. 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

7. 有多级指针，但是没有多级引用

8. 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

9. 引用比指针使用起来相对更安全

2.内联函数 

 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。

2.1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。 

（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。

3.auto关键字

auto是一个提示符，提示编译器根据变量的值来推导变量的类型。

3.1auto的使用细则

注意：

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。

(1) auto与指针和引用结合起来使用  

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&

int x = 10;
auto a = &x;
auto* b = &x;
auto& c = x;

cout << typeid(a).name() << endl;
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;

*a = 20;
*b = 30;
c = 40;

 (2) 在同一行定义多个变量

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 a = 1, b = 2; 
auto c = 3, d = 4.0; //该行代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同

3.2auto不能推导的场景 

(1)auto不能作为函数的参数

void TestAuto(auto a); 
//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

(2)auto不能直接用来声明数组  

int a[] = {1,2,3};
auto b[] = {4，5，6}; //错误

4.基于范围的for循环(C++11) 

 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

int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };

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

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。  

4.1范围for的使用条件 

1. for循环迭代的范围必须是确定的

2.对于数组而言，就是数组中第一个元素和最后一个元素的范围；对于类而言，应该提供 begin和end的方法，begin和end就是for循环迭代的范围。

注意：以下代码就有问题，因为for的范围不确定

void TestFor(int array[])
{
    for(auto& e : array)
        cout<< e <<end1;
}

 5.指针空值nullptr

在C++中，引入了一个新的nullptr,用于代表空指针。

在良好的C/C++编程习惯中，声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值，否则可能会出现 不可预料的错误，比如未初始化的指针。

如果一个指针没有合法的指向，我们基本都是按照如下 方式对其进行初始化：

int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;

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

可以看到，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。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.。

在C++98中，字面常量0既可以是一个整形数字，也可以是无类型的指针(void*)常量，但是编译器 默认情况下将其看成是一个整形常量，如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强转(void *)0。

所以引入了关键字nullptr。

注意：

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。