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c++入门基础（下篇）————引用、inline、nullptr

news 来源：原创 2024/9/20 9:07:19

引用

引用的概念和定义

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。

类型& 引用别名 = 引用对象;

就像孙悟空也叫齐天大圣猪八戒也叫天蓬元帅。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{int a = 0;// 引⽤：b和c是a的别名 int& b = a;int& c = a;// 也可以给别名b取别名，d相当于还是a的别名 int& d = b;// 这⾥取地址我们看到是⼀样的 cout << &a << endl;cout << &b << endl;cout << &c << endl;cout << &d << endl;return 0;
}

a b c d本质上其实就是0

引用的特性

• 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

引用的使用

• 引用在实践中主要是于引用传参和引用做返回值中减少拷⻉、提⾼效率和改变引用对象时同时改变被引用对象。

• 引⽤传参跟指针传参功能是类似的，引用传参相对更⽅便⼀些。

• 引⽤返回值的场景相对⽐较复杂，我们在这⾥简单讲了⼀下场景。

• 引⽤和指针在实践中相辅相成，功能有重叠性，但是各有特点，互相不可替代。C++的引⽤跟其他语⾔的引⽤(如Java)是有很⼤的区别的，除了用法，最⼤的点，C++引⽤定义后不能改变指向， Java的引⽤可以改变指向。

void Swap(int& rx, int& ry)
{int tmp = rx;rx = ry;ry = tmp;
}int main()
{int x = 0, y = 1;cout << x <<" " << y << endl;Swap(x, y);cout << x << " " << y << endl;return 0;
}

const引用

• 可以引⽤⼀个const对象，但是必须⽤const引⽤。const引⽤也可以引用普通对象，因为对象的访问权限在引用过程中可以缩⼩，但是不能放⼤。

• 需要注意的是类似 int& rb = a*3; double d = 12.34; int& rd = d; 这样⼀些场景下a*3的和结果保存在⼀个临时对象中， int& rd = d 也是类似，在类型转换中会产⽣临时对象存储中间值，也就是，rb和rd引⽤的都是临时对象，⽽C++规定临时对象具有常性，所以这⾥就触发了权限放大，必须要⽤常引⽤才可以。

• 所谓临时对象就是编译器需要⼀个空间暂存表达式的求值结果时临时创建的⼀个未命名的对象， C++中把这个未命名对象叫做临时对象。

int main()
{const int a = 10;// 编译报错：error C2440: “初始化”: ⽆法从“const int”转换为“int &” // 这⾥的引⽤是对a访问权限的放⼤ //int& ra = a;这样才可以 const int& ra = a;// 编译报错：error C3892: “ra”: 不能给常量赋值 比如：ra++;// 这⾥的引⽤是对b访问权限的缩⼩ int b = 20;const int& rb = b;// 编译报错：error C3892: “rb”: 不能给常量赋值 比如：rb++;return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{int a = 10;const int& ra = 30;// 编译报错: “初始化”: ⽆法从“int”转换为“int &” // int& rb = a * 3;const int& rb = a*3;double d = 12.34;// 编译报错：“初始化”: ⽆法从“double”转换为“int &” // int& rd = d;const int& rd = d;return 0;
}

指针和引用的关系（重点）

C++中指针和引⽤就像两个性格迥异的亲兄弟，指针是哥哥，引⽤是弟弟，在实践中他们相辅相成，功能有重叠性，但是各有自己的特点，互相不可替代。

• 语法概念上引⽤是⼀个变量的取别名不开空间，指针是存储⼀个变量地址，要开空间。

• 引⽤在定义时必须初始化，指针建议初始化，但是语法上不是必须的。

• 引⽤在初始化时引⽤⼀个对象后，就不能再引⽤其他对象；⽽指针可以在不断地改变指向对象。

• 引⽤可以直接访问指向对象，指针需要解引⽤才是访问指向对象。

• 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，64位下是8byte)

• 指针很容易出现空指针和野指针的问题，引⽤很少出现，引⽤使⽤起来相对更安全⼀些。

inline

• ⽤inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调⽤的地⽅展开内联函数，这样调⽤内联函数就需要建立栈帧了，就可以提⾼效率。

• inline对于编译器⽽⾔只是⼀个建议，也就是说，你加了inline编译器也可以选择在调⽤的地⽅不展开，不同编译器关于inline什么情况展开各不相同，因为C++标准没有规定这个。inline适⽤于频繁调⽤的短⼩函数，对于递归函数，代码相对多⼀些的函数，加上inline也会被编译器忽略。

• C语⾔实现宏函数也会在预处理时替换展开，但是宏函数实现很复杂很容易出错的，且不⽅便调试，C++设计了inline⽬的就是替代C的宏函数。

• vs编译器debug版本下⾯默认是不展开inline的，这样⽅便调试，debug版本想展开需要设置⼀下以下两个地⽅。

• inline不建议声明和定义分离到两个⽂件，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址，链接时会出现报错。

#include<iostream>
using namespace std;
inline int Add(int x, int y)
{int ret = x + y;ret += 1;ret += 1;ret += 1;return ret;
}
int main()
{// 可以通过汇编观察程序是否展开 // 有call Add语句就是没有展开，没有就是展开了 int ret = Add(1, 2);cout << Add(1, 2) * 5 << endl;return 0;
}

nullptr

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

• C++中NULL可能被定义为字⾯常量0，或者C中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，本想通过f(NULL)调⽤指针版本的 f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，调⽤了f(int x)，因此与程序的初衷相悖。f((void*)NULL); 调⽤会报错。

• C++11中引⼊nullptr，nullptr是⼀个特殊的关键字，nullptr是⼀种特殊类型的字⾯量，它可以转换成任意其他类型的指针类型。使⽤nullptr定义空指针可以避免类型转换的问题，因为nullptr只能被隐式地转换为指针类型，⽽不能被转换为整数类型。
#include<iostream>using namespace std;void f(int x){cout << "f(int x)" << endl;}void f(int* ptr){cout << "f(int* ptr)" << endl;}int main(){f(0);
// 本想通过f(NULL)调⽤指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，调⽤了f(int 
x)，因此与程序的初衷相悖。 f(NULL);f((int*)NULL);// 编译报错：error C2665: “f”: 2 个重载中没有⼀个可以转换所有参数类型 // f((void*)NULL);f(nullptr);return 0;
}