【C++从练气到飞升】03---C++入门（三）-阿里云开发者社区

【C++从练气到飞升】03---C++入门（二）+/article/1502583

值和引用的作为返回值类型的性能比较：

struct A
{
    int a[100000];
};
A a;//全局的，函数栈帧销毁后还在
 
// 值返回
A TestFunc1()
{
    return a;
}
 
// 引用返回
A& TestFunc2()
{
   return a;
}
void TestReturnByRefOrValue()
{
    // 以值作为函数的返回值类型
    size_t begin1 = clock();
    for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
        TestFunc1();//就让他返回不接收
    size_t end1 = clock();
 
    // 以引用作为函数的返回值类型
    size_t begin2 = clock();
    for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
        TestFunc2();
    size_t end2 = clock();
 
    // 计算两个函数运算完成之后的时间
    cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;
    cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;
}
 
int main()
{
    TestReturnByRefOrValue();
    return 0;
}

常引用

? 权限放大

int main()
{
    const int a = 10;
    int& b = a;
    return 0;
}

上面代码中，用const定义了一个常变量 a ，然后给a取一个别名 b ，这段代码在编译过程中出现了错误，这是为什么呢？

a 是一个常变量，是不可以被修改的，给 a 取别名为变量 b ，变量b没有用const修饰，所以不具有常属性，是可以被修改的，相当于权限的放大，这种情况是不允许的。正确的做法是：

int main()
{
    const int a = 10;
    const int& b = a;
    return 0;
}

? 权限缩小

int main()
{
    int a = 10;
    const int& b = a;
    return 0;
}

上面代码中，给一个普通的变量a取了一个别名b，这个b是一个常引用。这意味着，可以通过a变量去对内存中存储的数据进行修改，但是不能通过b去修改内存中存储的数据，但是b会跟着变。

引用和指针的区别

引用在概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量的地址。
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，但有NULL空指针。
在sizeof中的含义不同，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位机下占四个字节，64位机下占八个字节）。
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，但是没多级引用。
访问实体方式不同。指针显式解引用，引用编译器自己做处理。
引用比指针使用起来相对更安全。

?内联函数

普通的函数在调用的时候会开辟函数栈帧，会产生一定量的消耗，在C语言中可以用宏函数来解决这个问题，但是宏存在以下缺陷：复杂、容易出错、可读性差、不能调试。为此，C++中引入了内联函数这种方法。.

内联函数的概念

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。

int Add(int x, int y)
{
    return x + y ;
}
 
int main()
{
    int ret = 0;
    ret = Add(3, 5);
    cout << ret << endl;
    return 0;
}

?内联函数

inline int Add(int x, int y)
{
    return x + y ;
}

内联函数在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。

注意：在默认的Debug模式下，内联函数是不会展开的。

查看方式：

在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add。
在debug模式下，需要对编译器进行设置，否则不会展开，需要进行设置，设置过程如下：

内联函数的特征

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。
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。
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。

?auto关键字

随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，例如：

#include <vector>
#include <string>
 
int mian()
{
    vetcor<string> v;
    vetcor<string>::iterator it = v.begin();
    return 0;
}

vetcor<string>::iterator是一个类型，但是该类型太长了，特别容易写错。在C语言中，我们可以通过 typedef 给类型取别名，比如：

typedef vetcor<string>::iterator Map；

使用 typedef 给类型取别名确实可以简化代码，但使用 typedef 又会遇到新的问题。在编程时，常常需要把表达式的值赋值给变量，这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的类型。但这点有时很难做到，因此C++11给auto赋予了新的含义。

auto it = v.degin();

auto简介

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，但在C++11中：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。简单来说，auto会根据表达式自动推导类型。

int main()
{
    int a = 0;
    auto b = a;
    auto& c = a;
    auto* d = &a;
    //typeid可用来查看变量类型
    cout << typeid(b).name() << endl;
    cout << typeid(c).name() << endl;
    cout << typeid(d).name() << endl;
    return 0;
}

注意：

使用auto定义变量时必须对其进行初始化，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。

int main()
{
    auto a;    //要初始化
    return 0;
}

auto使用规则

?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

int main()
{
    int x = 10;
    auto a = &x;
    auto* b = &x;
    cout << typeid(a).name() << endl;
    cout << typeid(b).name() << endl;
    return 0;
}

用auto声明引用类型时，则必须加&

int main()
{
    int x = 10;
    auto& a = x;
    cout << typeid(a).name() << endl;
    return 0;
}

?在同一行定义多个变量

当在同一行声明多个变量的时候，这些变量必须是相同的类型，否则编译器会报错，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。

int main()
{
    auto a = 10, b = 30;
    auto c = 15, d = 1.5;//该行编译失败，c和d的初始化类型不同
}

auto无法使用的场景

?auto不能作为函数的参数

//错误，编译器无法对x的实际类型进行推导
void Text(auto x)
{}
 
int main()
{
    int a=5;
    Test(a);
    return 0;
}

?auto不能作返回值

auto Test(int x)
{}

?auto不能直接用来声明数组

void Text()
{
    auto arr[] = { 1, 2, 3 };//错误写法
    int arr[] = {1, 2, 3}//这才是正确写法
}

?基于范围的for循环

范围for的语法

我们在以前使用 for 遍历一个数组，会用下面这种方法：

int main()
{
    int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
    int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    for (int i = 0; i < size; ++i)
    {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}

对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此C++11中引入了基于范围的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，第二部分则表示被迭代的范围。

int main()
{
    int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
    int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    for (auto e : arr)
    {
        cout << e << " ";
    }
    return 0;
}

依次取数组arr中的每个数赋值给e，e也就是数组中每个数的拷贝，所以e的改变不会影响数组中数的改变，想要改变数组的值，要使用引用。

int main()
{
    int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
    int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    for (auto e : arr)
    {
        e++;
        cout << e << " ";
    }
    cout << endl;
    for (auto e : arr)
    {
        cout << e << " ";
    }
    return 0;
}

范围for的使用条件

for循环迭代的范围必须是确定的
迭代的对象要实现++和==的操作

对于数组而言，就是数组中第一个元素和最后一个元素的范围；对于类而言，应该提供 begin 和end的方法，begin和end就是for循环迭代的范围。

注意：以下代码就有问题，因为for的范围不确定

void Text(int arr[])//arr本质上只是一个地址，没有范围
{
    for (auto a : arr)
    {
        cout << a << endl;
    }
}

数组不能传参，数组传参传递的是数组首元素的地址

?指针空值nullptr

在C/C++编程习惯中，我们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，我们都会把它置为空指针。

void Test()
{
    int* p1 = NULL;
    int* p2 = 0;
}

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

下面这段代码的结果是什么呢？

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

程序本意是想通过 f(NULL) 调用 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：

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。

在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。

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。

本次的内容到这里就结束啦。希望大家阅读完可以有所收获，同时也感谢各位读者三连支持。文章有问题可以在评论区留言，博主一定认真认真修改，以后写出更好的文章。你们的支持就是博主最大的动力。

【C++从练气到飞升】03---C++入门（三）

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