C++基础篇——引用和指针、（const 、一级指针、引用的结合应用）、new 和 delete

C++的引用

• 左值引用和右值引用
• 引用的实例

1）引用是一种更安全的指针。
2）引用只有一级引用，没有多级；指针可以有一级指针，也可以有多级指针。

int main()
{
	int a = 10;
	int *p = &a;//（指针）int *p = nullptr;编译链接没有错，但是没有输出结果
	int &b = a;//（引用）
	
	*p = 20;
	//输出结果：20 20 20 
	cout << a << " " << *p << " " << b << endl;

	b = 30;
	//输出结果：30 30 30 
	cout << a << " " << *p << " " << b << endl;

	return 0;
}

3）加断点后，转到反汇编代码，可以看出，从汇编代码的角度上里说，定义指针和定义引用说的意义是一样的,都是通过指针来实现的，都是先将a的地址放入寄存器eax，然后再将eax寄存器里面的地址放到p和b的4字节内存里；通过引用变量修改引用内存的值，和通过指针解引用修改指针指向的内存的值，其底层指令也是一模一样的。

	int *p = &a;//int *p = nullptr;编译链接没有错，但是没有输出结果
013E245F  lea         eax,[a]  
013E2462  mov         dword ptr [p],eax  
	int &b = a;
013E2465  lea         eax,[a]  
013E2468  mov         dword ptr [b],eax  

但是注意，我们在定义引用变量时，根据定义，
1、必须初始化；
2、初始化时引用变量的右值必须是一个可以取地址的值。

所以以下代码是错误的：

int &c = 20；//20是一个不能取地址的值；

引用实际上相当于给数组arr起了一个别名，所以它的本质还是数组arr，如果对于使用引用不熟练，可以先定义一个指针变量，然后再将指针的取地址，换成要引用的变量，然后再用“ & ”将“ * ”
覆盖就是一个合理的引用了。

int main()
{
	int arr[5] = {};
	int *p = arr;
	//通过指针int (*q)[5] = &arr;
	//定义一个引用变量，来引用数组arr
	int (&q)[5] = arr;
	
	cout<<sizeof(arr)<<endl;
	cout<<sizeof(p)<<endl;
	cout<<sizeof(q)<<endl;

	return 0;
}

• 左值引用
  左值，有内存，有名字，值可以修改，不需要生成临时变量；

• 右值引用
  1、int &&e = 20；专门用来引用右值类型(没内存，没地址)，指令上，可以自动生成临时量，然后再引用临时量，使 c = 40；
  2、右值引用变量，本身是一个左值(由内存，有地址)，只能用左值引用来引用它；
  3、不能用一个右值引用变量来引用一个左值(不需要生成临时量）

int main()
{
	//左值引用
	int a = 10;
	int &b = a;

	//int &c = 20;//20是右值，没内存，没名字(错误)

	//C++11以后提供了右值引用
	int &&c = 20;
	c = 30;

	int &e = c;//一个右值引用变量，本身是一个左值(由内存，有地址)

	/*
	右值引用在汇编代码中的实际过程相当于，
	int temp = 20;//定义一个临时变量
	temp -> b //将这个临时变量赋给b
	*/
	const int &d = 20;
	//d = 30;//d 不能被修改
	system("pause");
	return 0;
}

面试题：引用和指针的区别？
答：结合上述的1） 2） 3）进行回答。

const 、一级指针、引用的结合应用

左值引用，引用地址，可以改变值，即可以理解为“变量”
右值引用，引用具体的值，没内存，没地址，即可以理解为“常量”
引用不参与类型

关于引用、指针、const ，判断代码是否正确，如果感觉对引用的理解不是那么清楚，那么可以将引用变换成指针：
1、等号右边的 取地址符‘&’移除；
2、等号左边的 引用符 ‘ & ’换成 ‘ * ’。

面试题：
1、写一句代码，在内存的0x0018ff44处写一个4字节的10 ？

	int *p = 0x0018ff44;(错)0x0018ff44是一个整数，必须加类型强转
	int *p = (int*)0x0018ff44;//true
	int *&p = (int*)0x0018ff44;//(error)
	int * &&p = (int*)0x0018ff44;//(true)
	int * const &p = (int*)0x0018ff44;// (true)

new 和 delete

关于new 和 delete，经常和C语言中的 malloc和free联系理解，大多数时候针对以下两个问题展开，
1、new 和 malloc的区别？
2、delete 和 free的区别？

new和malloc的区别：
1）在动态开辟内存时，因为new是自己指定类型的，所以不用类型强转，而malloc则没有指定类型，所以需要类型强转；
2）new 不仅可以做内存开辟，还可以做内存的初始化操作；malloc只开辟内存，不初始化，初始化需要另写代码。

//malloc
int *p=(int*)malloc(sizeof(int);
//new
int *b = new int (40);//为b开辟空间，且初始化为40

3）malloc开辟内存失败，通过返回值和nullptr作比较；而new开辟内存失败，通过抛出bad_alloc类型的异常来判断的，对于new来说，通过malloc的异常处理方式处理异常无意义，

int main()
{
	int *p = (int*)malloc(sizeof(int));
	if (p == nullptr)
	{
		return -1;
	}
	*p = 20;
	free(p);

	int *p1 = new int(20);
	//if (p1 == nullptr)	//对于new来说，通过以下方式处理异常无意义
	//{
	//	return -1;
	//}
	
	try
	{
		int *p1 = new int(20);
	}
	catch (const bad_alloc &e)//返回异常时需要使用到特殊的头文件，这里就不讲了
	{
	}
	

	int *p1 = new int(20);
	delete p1;

	return 0；
}

4）malloc和free，称作C的库函数；new和delete，称作运算符的重载函数operator new / delete。

delete 和 free的区别？
1）free只能释放内存，delete先析构函数，再释放内存（free）。
2）在释放内存时，free就是一个标准的函数调用，只需要传入一个起始地址就可以了，而delete，就是加不加“[]”的问题，释放单个元素不需要，释放数组时需要加上[];

int main()
{
	//开辟数组
	int *q = (int *)malloc(sizeof(int) * 20);
	if (q == nullptr)
	{
		return -1;
	}
	free(q);
	
	int *q1 = new int[20];//没有这种初始化的方式：int *q1 = new int[20](40),每个数组的元素初始化为40
	int *q1 = new int[20]();//开辟数组后将每一个数组元素初始化为0，
							//出错时，和前面的一样，同样是返回异常
	delete[]q1;

	return 0;
}

除此之外，我们还会经常遇到一个问题，那就是，new 有多少种？根据个人了解，有以下4种，

int main()
{
	//new 有多少种？
	int *p1 = new int(20);//第一种
	
	int *p2 = new (nothrow) int;//第二种,不抛出异常版

	const int *p3 = new const int(40);//第三种,开辟了一个常量内存，所以不能直接传给int *p3，需要加上const；

	//第四种,定位new，在学习容器的空间配置器时一定会用,在堆上开辟了内存，但是具体的在哪开辟不知道。
	int data = 0;
	int *p4 = new (&data) int(50);//这个new操作把我们指定地址"&data"的内存，划分成一个整型内存块并把初值写成50 
	cout << "data: " << data << endl;
	system("pause");

	return 0;
}

第一种：内存开辟失败是通过捕获 bad_alloc异常 来判断内存开辟失败的。（抛出异常）
第二种：nothrow 不抛出异常版本的new，其返回值和nullptr判断（同malloc）（不抛出异常）
第三种：在堆上开辟了一个常量的内存，并初始化为40 。既然是常量，就只能把其地址给一个常量的指针来指向。
第四种：在容器的空间配置器上 是一定会用到的。这种new开辟内存，int* p4 = new int(50);是 在堆上开辟了一个内存，并初始化为50 。（但是这块内存在哪不清楚）