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C++中引用、内联函数、auto关键字和范围for循环详解

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一、前言

大家好久不见,这篇文章带大家学习一下C++中的引用和内联函数

二、引用

引用变量是一个别名,也就是说,它是某个已存在变量的另一个名字,举个例子,李逵有很多外号,这些外号都是指李逵这一个人,因此这些外号都是他的引用!

一旦把引用初始化为某个变量,就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。

在C++中,我们用int(数据类型)& +引用名称(b) = 变量名称(a) 来表示b是a的 一个 别名,别名当然可以有很多个!

如图,b是a的别名,因此a和b的值、地址全部都一致。

引用与指针不同,引用必须指向已经存在的变量,必须赋值,即不能出现如下写法:

int& b; //空引用‘b' ❌
int* b; //空指针'b‘ ✔️

引用一旦指向一个变量,就不能再指向其他变量,因为引用相当于变量的别名,若更换引用,实际上是给变量赋值。

想要把b改为c的别名,但事实上,b仍然是a的别名,指向同一块空间,只是这块空间的值被改为了c的值

总结一下,C++中引用一共有三个特性:

  • 引用在定义时必须初始化
  • 一个变量可以有多个引用
  • 引用一旦引用一个实体,再不能引用其他实体

引用作为一种数据类型,是既可以作为参数传递,也可以作为返回值返回,我们重点讨论一下传值返回和传引用返回。

✔️作用范围:传引用返回只能在空间不会随函数结束而销毁的情况,传值返回可以函数结束销毁的适合返回。

✔️使用效率:正是由于传值返回返回变量的临时拷贝,所以传引用返回会带来性能上的提升,但有些时候是 不可以传引用返回的,如果你将一块栈上的空间返回了别名,会引发严重的错误

引用与指针功能类似,又有很多不同:

  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

三、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。

//内联函数的格式
inline int Add(int x,int y)
{
	return x+y;
}

内联函数与C语言宏相似,因此也是一种空间换时间的做法,虽然能够提高运行效率,但会让目标文件变大。

与C语言宏不同,内联函数支持调试,并且可以规避C语言宏的一系列问题。

#define Add(a,b) ((a)+(b))

如果上述宏少写括号都会引发严重的问题,与乘法结合之类的问题就会频出,内联函数很好的解决了这个问题。

内联函数定义和声明在一起!因为inline就没有函数地址了,链接无法找到这个函数!声明和定义都在类中的函数也被认为是内联函数,因此简短的函数适合将声明和定义都放在类内声明和定义。

四、auto关键字

auto是C++11新增的一个关键字,能够自动推导变量类型,与C语言中typedef的功能类似。

但需要注意,使用auto定义变量时必须初始化,否则无法通过编译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。

auto细节说明:

1、可以自动推导出auto为指针类型,但不能推导引用,因此引用类型只能加&

auto  a = &A;
auto* b = &A;
auto& c =  A;

2、在同一行使用auto时必须保证都是同一类型,编译器只推导第一个类型,然后将类型给与其他变量

auto a = 10,b=20,c=30;√
auto a = 10,b='a';    X

3、auto不能声明数组,也不可以作为函数的参数

int func(auto x){};   X
auto arr[200];        X

五、范围for循环

对于有范围的数组,范围for循环能够让程序员更方便的遍历数组

int arr[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
for(int i = 0;i<sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);i++)//传统for循环
for(int e : arr) //范围for循环

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。

需要注意的是,e是临时变量,更改时无法改变原数组,若要改变原数组,可以使用引用:

for(int& e : arr) //引用

六、结语

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