20220823 c++

1.

在C++中，函数参数可以通过三种主要方式传递：值传递、引用传递和指针传递。每种方式都有其特点和适用场景。下面通过具体示例来说明这三种参数传递方式的区别：

### 1. 值传递

值传递是最直接的参数传递方式，函数会接收参数的一个副本。这意味着对函数内的参数所做的任何修改都不会影响到原始变量。

**示例代码：**

```cpp
#include <iostream>

void modifyValue(int val) {
    val = 10; // 这里修改val，但不影响原始变量
}

int main() {
    int x = 5;
    std::cout << "Before modification: " << x << std::endl;
    modifyValue(x); // 传递x的值
    std::cout << "After modification: " << x << std::endl; // 输出依然是5
    return 0;
}
```

### 2. 引用传递

引用传递允许函数直接访问和修改原始变量，因为引用是变量的别名。在函数内部对引用所做的任何修改都会反映到原始变量上。

**示例代码：**

```cpp
#include <iostream>

void modifyReference(int& ref) {
    ref = 10; // 修改ref，实际上是修改了ref指向的变量
}

int main() {
    int x = 5;
    std::cout << "Before modification: " << x << std::endl;
    modifyReference(x); // 传递x的引用
    std::cout << "After modification: " << x << std::endl; // 输出10，因为x被修改了
    return 0;
}
```

### 3. 指针传递

指针传递类似于引用传递，但需要手动处理指针解引用。函数通过指针可以访问和修改原始变量的值。与引用不同，指针可以被重新赋值。

**示例代码：**

```cpp
#include <iostream>

void modifyPointer(int* ptr) {
    *ptr = 10; // 修改*ptr，实际上是修改了ptr指向的变量
}

int main() {
    int x = 5;
    std::cout << "Before modification: " << x << std::endl;
    modifyPointer(&x); // 传递x的地址
    std::cout << "After modification: " << x << std::endl; // 输出10，因为x被修改了
    return 0;
}
```

### 总结：

- **值传递**：适合于小型变量，函数内部的修改不会影响到外部。缺点是如果传递的是较大的数据结构，如数组或对象，可能会产生不必要的拷贝，影响性能。

- **引用传递**：适合于需要修改的大对象，如`std::vector`、`std::string`等。引用传递不会产生额外的拷贝，提高了效率。

- **指针传递**：适合于需要直接操作内存或处理动态内存的情况。指针传递同样不会产生额外的拷贝，但使用时需要小心处理解引用和指针的生命周期。

在现代C++中，更倾向于使用引用传递来避免不必要的拷贝，同时保持代码的清晰性和安全性。指针传递通常用于底层操作或与C兼容的代码中。

2.

在C++中，指针和引用都是用来处理内存地址和间接访问的手段，但它们之间存在本质的区别。下面是它们的一些关键差异：

1. **概念**：
   - **指针**：是一个变量，其值为另一个变量的地址，即内存位置。指针可以被初始化为`nullptr`，也可以指向任何类型的变量或函数。
   - **引用**：不是一种变量，而是一种别名，它直接绑定到另一个变量。一旦引用被初始化为一个对象，就不能再指向另一个对象。

2. **语法和使用**：
   - **指针**：声明时使用星号`*`，如`int *ptr;`。访问指针指向的值需要使用解引用运算符`*`，如`*ptr`。
   - **引用**：声明时使用&符号，如`int &ref = var;`。使用引用时不需要解引用运算符，可以直接使用引用名，如`ref`。

3. **初始化和改变**：
   - **指针**：可以在任何时候被重新指向另一个地址。
   - **引用**：必须在声明时初始化，并且初始化后不能改变引用的对象。

4. **空值**：
   - **指针**：可以是`nullptr`，表示它不指向任何对象。
   - **引用**：永远不能是`nullptr`，必须引用一个有效的对象。

5. **大小**：
   - **指针**：有固定的大小，通常为32位或64位系统上的4字节或8字节。
   - **引用**：没有额外的内存开销，因为它是现有变量的别名。

6. **安全性**：
   - **指针**：更灵活但也更危险，因为可以指向`nullptr`或被错误地重新指向。
   - **引用**：更安全，因为一旦初始化后就不会改变，并且总是引用一个有效的对象。

7. **常量性**：
   - **指针**：可以有`const`修饰符，如`const int *ptr;` 或 `int *const ptr;`。
   - **引用**：不能有`const`修饰符，但可以通过初始化为`const`对象来间接限制。

8. **运算符重载**：
   - **指针**：可以进行算术运算，如`ptr++`或`ptr--`。
   - **引用**：不支持算术运算，因为它们只是别名，不是地址。

9. **多级间接**：
   - **指针**：可以有多个级别的间接，如`int ***ptr;`。
   - **引用**：不能有多个级别的间接，只能是一级的。

10. **函数参数**：
    - **指针**：可以作为函数参数传递，用于返回值或修改外部变量。
    - **引用**：同样可以作为函数参数，提供了一种更安全、更清晰的修改外部变量的方法。

理解指针和引用之间的区别对于C++程序员来说至关重要，因为它们在不同场景下有着不同的优势和适用性。在需要灵活性和控制内存地址时，指针是一个好选择；而在需要安全地访问和修改对象而不改变其地址时，引用则更有优势。

3.智能指针

智能指针（Smart Pointer）是一种用于自动管理动态内存的对象，能够在适当的时机自动释放所占用的资源，从而有效防止内存泄漏和悬空指针等问题。

std::unique_ptr：表示独占所有权的智能指针，同一时刻只能有一个 unique_ptr 拥有某个对象的所有权，因而不支持复制操作，但可以通过移动语义转移所有权。

std::shared_ptr：表示共享所有权的智能指针，多个 shared_ptr 可以共同拥有同一个对象。对象会在最后一个引用被销毁时自动释放。

智能指针的优势

• 自动内存管理：智能指针在其生命周期结束时自动释放所管理的资源，减少内存泄漏的风险。

• 异常安全性：在异常发生时，智能指针仍会确保资源被正确释放。

• 简化代码：减少手动管理内存的负担，使代码更简洁、更易于维护。