C++类与对象深入之引用与内联函数与auto关键字及for循环详解

目录

• 一：引用
• 1.1：概念
• 1.2：引用特性
• 1.3：常引用
• 1.4：使用场景
• 1.5：引用和指针的区别
• 二：内联函数
• 2.1：概念
• 2.2：特性
• 2.3：面试题
• 三：auto关键字
• 3.1：auto简介
• 3.2：auto使用细则
• 3.3：auto不能推导的场景
• 四：基于范围的for循环
• 4.1：范围for循环的语法
• 4.2：范围for循环的使用条件

一：引用

1.1：概念

引用不是定义一个新的变量，而是给已经存在的变量取一个别名。注意：编译器不会给引用变量开辟内存空间，他和他的引用变量共用同一块内存空间。

类型& 引用变量名（对象名） = 引用实体。

1.2：引用特性

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，也就不能引用其他实体

通俗的讲就是：我们取外号，肯定是对一个对象取外号，不可能是这空气取外号，而且也可以给同一个人取多个外号，但是同一个外号我们就不要给多个人取了，那样就乱套了，就不知道叫的是谁了。

1.3：常引用

原则：对原引用变量，权限只能缩小，不能放大。

int main(){
		const int x = 20;
		//int& y = x;       // 放大
		const int& y = x;   // 不变
		int c = 30;
		const int& d = c;  // 缩小
		//cout << d << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

对常变量取别名时，要加const；

const int & b = 10;

注意：当引用类型和引用实体不是同一类型时，如：

double a = 3.14;
//int &ra = a; //该编译语句会报错，因为类型不同
const int & ra = a;
//加上const就可以了。

我们可以这么理解，当浮点型转换整型数据时，其中我们在C语言学过会发生隐式类型转换，在转换的时候会产生一个临时变量，这个临时变量具有常性，不可以被修改，如果不加const，那么权限被放大，所以需要加上const保证他的权限不变。

其实现在ra的地址已经不再是原变量a的地址了，是其中临时变量的地址。

1.4：使用场景

做参数：

void Swap(int& x, int& y)
{
	int tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}
void Swap(double& x, double& y)
{
	double tmp = x;
	x = y;
	y = tmp;
}

做返回值 下面我们先看两个代码

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

Add(1, 2) is :3
//请按任意键继续. . .

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;
	system("pause");
	return 0;
}

Add(1, 2) is :7
//请按任意键继续. . .

都一个结果是3，第二个结果是7，为什么会这样呢？

我们知道在函数返回值时实际是产生一个临时变量，若传值返回，那么实际是发生了拷贝，若引用返回，那么其实是给这个临时变量取了别名，返回了这个临时变量的别名。 对于静态变量c的作用域不变，但是生命周期变长，在Add函数返回时，出了作用域，返还对象并没有还给系统，所以此时ret一直是第一次调用Add函数时产生的临时变量的别名，所以ret的结果是3。

1.5：引用和指针的区别

在语法概念上，引用就是一个别名，没有开辟独立的空间存储，和其引用实体共用同一块实体。

int main(){
	int a = 10;
	int & ra = a;
	cout << "&a = " << &a << endl;
	cout << "&ra = " << &ra << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

&a = 0137F8D8
&ra = 0137F8D8
请按任意键继续. . .

由代码结果可看是同一块地址。

在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。

引用和指针的不同点：

• 引用在定义时必须初始化，指针没有要求。
• 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。
• 没有NULL引用，但是有NULL指针。
• 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。
• 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。
• 有多级指针，但没有多级引用。
• 访问实体不同，指针需要显式解引用，引用编译器自己处理。
• 引用比指针使用起来更加安全。

二：内联函数

2.1：概念

以inline修饰的函数叫做内联函数，用于解决C语言中宏函数难懂易错的缺陷。在编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数压栈的开销，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，那么在编译期间编译器会用函数体（展开）替换函数的调用。

查看方式：

在Release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否有call Add

在Debug模式下，需要对编译器进行设置，否则也不会展开。

如VS2013版本设置：

右击项目名称——>属性：

2.2：特性

• inline是一种以空间换取时间的做法，利用直接展开函数省去调用函数的开销。所以对于代码很长或者有循环/递归的函数不方便使用作为内联函数。
• inline对于编译器而言只是一个建议，编译器会自动优化，如果定义的inline的函数体内有循环/递归等，编译器优化时会忽略掉内联。
• inline不建议声明和定义分开，分开会导致链接错误，因为inline被展开，就没有函数地址了，如果分开了，链接的时候就找不到了。

2.3：面试题

宏的优点？

• 增强代码的复用性
• 提高性能

缺点：

• 不方便调试，因为编译阶段进行了宏替换。
• 导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。
• 没有类型安全检查。

C++哪些技术可以替代宏？

• 常量定义，换用const。
• 函数定义，换用内联函数。

三：auto关键字

3.1：auto简介

我们在学习C语言的时候就见过auto，当时认为使用auto修饰的变量是具有自动存储器的局部变量，但我们几乎没有使用。

在C++11中，标准委员会赋予了auto全新的含义：auto不再是一个存储类型标识符，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。

int TestAuto()
{
	return 10;
}
int main()
{
	const int a = 10;
	auto b = &a;
	auto c = 'a';
	auto d = TestAuto();
	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	cout << typeid(d).name() << endl;
	return 0;
}

这里我们看打印的结果是：

int const *
char
int
请按任意键继续. . .

可见auto关键字可以自动识别变量的类型。这里**typeid(b).name()**可返回变量类型的字符串。

【注意】：使用auto关键字定义变量时，必须对其初始化，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，而是一种类型声明时的占位符，编译器在编译期间会将auto替换为变量实际类型。

3.2：auto使用细则

auto与指针和引用结合使用

用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但是用auto声明引用类型时则必须加&。

int main()
{
	int x = 10, y = 20;
	auto a = &x;
	auto* b = &x;
	auto& c = x;
	cout << typeid(a).name() << endl;
	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	*a = 20;
	*b = 30;
	c = 40;
	system("pause");
	return 0;
}

int *
int *
int
请按任意键继续. . .

看这里a和b的类型都是int * ，所以用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别。

在同一行定义多个变量当在同一行声明多个变量的时候，这些变量必须是同一类型的，否则编译器会出错，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。

注意看d下面编译器报错了，因为c和d的初始化表达式类型不同。

3.3：auto不能推导的场景

1：auto不可以作为函数形参

因为在形参处使用auto，编译器无法对a的实际类型进行推导。

2：auto不可以用来声明数组。

四：基于范围的for循环

4.1：范围for循环的语法

对于一个有范围的集合而言，在C++98中由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还容易犯错。因此在C++11中引入基于范围的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，第二部分则是表示被迭代的范围。

int main(){
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); ++i){
		array[i] *= 2;
	}
	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); ++i){
		cout << array[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	// 范围for
	// 依次自动取array中的数据，赋值给e，自动判断结束
	for (auto& e : array){
		e /= 2;
	}
	for (auto x : array){
		cout << x << " ";
	}
	cout << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

2 4 6 8 10 12 14 16 18
1 2 3 4 5 6 7 8 9
请按任意键继续. . .

对于语句auto x : array意思是依次自动取array中的数据，赋值给e，所以相当于e是array中的拷贝，既然是拷贝，也就不能对array中的数据产生影响。对要改变array中数据，需要利用引用，正如代码中auto& e : array。

4.2：范围for循环的使用条件

for循环迭代的范围必须是确定的。

下面给出一个错误代码示例：

void TestFor(int array[])
{
	for (auto& e : array)
		cout << e << endl;
}

因为我们知道，函数传参，形参相对于实参发生降维，形参array是一个整型指针，所以这里for循环的迭代范围是不确定的。

到此这篇关于C++类与对象深入之引用与内联函数与auto关键字及for循环详解的文章就介绍到这了,更多相关C++类与对象内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！