C++入门（下）

呀哈喽，我是结衣
今天我们的目标就是连接上一篇博客继续来讲C++的新事物，再剧透一下我们下一篇博客就是C++的类和对象了，这可是相当让人伤脑筋的东西啊。好了，今天的干货要来了哦~
我们的C++入门都是以C++11为标准的哦。

引用

引用的概念

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。
比如：你可以叫我结衣也可以叫我小衣，这都是指我。结衣和小衣都是我。
格式：类型&变量名（对象名）= 引用实体。
用代码表示就是

void TestRef()
{
    int a = 10;
    int& ra = a;//<====定义引用类型
    printf("%p\n", &a);
    printf("%p\n", &ra);
}

这里ra就是a的新名字
要注意的是：引用类型必须和引用实体是同种类型的

引用的特性

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

void TestRef()
{
   int a = 10;
   // int& ra;   // 该条语句编译时会出错
   int& ra = a;
   int& rra = a;
   printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);  
}

常引用

void TestConstRef()
{
    const int a = 10;
    //int& ra = a;   // 该语句编译时会出错，a为常量    const int& ra = a;
    // int& b = 10; // 该语句编译时会出错，b为常量    const int& b = 10;
    double d = 12.34;
    //int& rd = d; // 该语句编译时会出错，类型不同    const int& rd = d;
}

如果变量被const修饰了，你就不可以简单的引用了，你也要加上const保证你不会改变它才可以。

使用场景

1.做参数
讲了这么多，那么引用的应用场景也该讲了吧，没错，现在我们就来讲！
当我们要交换两个数的时候，我们过去常常都是传地址过去，就像这样

void Swap(int* left, int* right)
{
   int temp = *left;
   *left = *right;
   *right = temp;
}

是不是有点麻烦呢但是我们现在有了引用了，时代变了。我们可以这样写：

void Swap(int& left, int& right)
{
   int temp = left;
   left = right;
   right = temp;
}

什么！你说好像也没方便多少，哈哈，还真是。。。
2.做返回值

int& Add(int a, int b)
{
    int c = a + b;
    return c;
}
int main()
{
    int& ret = Add(1, 2);
    Add(3, 4);
    cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
    return 0;
}

是随机值，你答对了吗？
其实也不一定是随即值，这个主要看编译器，我们都知道，一个函数结束就会销毁，可是里面值不一定会被赋上随机值。如果没赋那么它就是7.
下面我们来看一张图

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。

引用和指针的区别

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

内联函数

呼，引用总算是讲完了。那么我们就来进入内联函数吧。

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。

如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数，在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。

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。下图为
   《C++prime》第五版关于inline的建议：
   

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。

其实内联函数就是和C语言里面的定义宏有相似之处，他们都是再编译的阶段就进行替换。
都是宏是有缺点的，就比如
1.不方便调试
2.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。
所以C++为了替代宏就弄了个内联函数出来。

auto关键字

我们没错定义一个新的变量的时候都要写变量的类型，未免也太麻烦。所以下面我隆重介绍auto关键字。

在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，但遗憾的是一直没有人去使用它，大家可思考下为什么？
C++11中，标准委员会赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。

简单的用法：

int a = 3;
auto b = a;
auto c = 'a';

这就是auto最简单的用法，也是auto的基础。当然这里的用法显得有点画蛇添足了，但是auto被创建出来是为了应对更复杂的情况的。就比如：

#include <string>
#include <map>
int main()
{
 std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange", "橙子" }, 
   {"pear","梨"} };
 std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();
 while (it != m.end())
 {
 //....
 }
 return 0;
}

在这段代码中

std::map<std::string, std::string>::iterator

是一个类型，要拼写还是有点难度的，那么我们便可以利用auto让编译器直接判断，从而节省拼写的过程。当然typedef也可以的，不过再想一个贴合的单词也是一件让人头疼的事情。

auto的使用规则

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 main()
{
    int x = 10;
    auto a = &x;
    auto* b = &x;
    auto& c = x;
    cout << typeid(a).name() << endl;//typeid可以查看类型
    cout << typeid(b).name() << endl;
    cout << typeid(c).name() << endl;
    *a = 20;
    *b = 30;
     c = 40;
    return 0;
}

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。

void TestAuto()
{
    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
}

auto不能做函数的返回值
auto不能作为函数的参数

nullptr（指针空值）

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：

void TestPtr()
{
int* p1 = NULL;
int* p2 = 0;
// ……
}

但是我们要知道NULL其实是一个宏，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

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

程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，因此与程序的初衷相悖。
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。
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。

完