继上一期内容,今天我们将继续来了解C++中的其它基础知识点,话不多说,希望这期内容能得到大家的支持~~
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:水浒传中李逵,宋江叫"铁⽜",江湖上⼈称"⿊旋⻛";林冲,外号豹⼦头;
类型& 引⽤别名 = 引⽤对象;
C++中为了避免引⼊太多的运算符,会复⽤C语⾔的⼀些符号,⽐如前⾯的<<和>>,这⾥引⽤也和取地址使⽤了同⼀个符号&,⼤家注意从使⽤⽅法⻆度区分就可以。
通过代码来加深了解:
#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;
++d;
// 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;
}
由代码内容可知,a、b、c、d指向同一块空间:
• 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
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 10;
// 编译报错:“ra”: 必须初始化引⽤
//int& ra;
int& b = a;
int c = 20;
// 这⾥并⾮让b引⽤c,因为C++引⽤不能改变指向,
// 这⾥是⼀个赋值
b = c;
cout << &a << endl;
cout << &b << endl;
cout << &c << endl;
return 0;
}
• 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,还有⼀些内容后续类和对象章节中会继续深⼊讲解。
• 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
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;
}
下面我们来看看引用在数据结构中的栈中的具体应用:
#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top;
int capacity;
}ST;
void STInit(ST& rs, int n = 4)
{
rs.a = (STDataType*)malloc(n * sizeof(STDataType));
rs.top = 0;
rs.capacity = n;
}
// 栈顶
void STPush(ST& rs, STDataType x)
{
assert(ps);
// 满了, 扩容
if (rs.top == rs.capacity)
{
printf("扩容\n");
int newcapacity = rs.capacity == 0 ? 4 : rs.capacity * 2;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(rs.a, newcapacity * sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
return;
}
rs.a = tmp;
rs.capacity = newcapacity;
}
rs.a[rs.top] = x;
rs.top++;
}
// int STTop(ST& rs)
int& STTop(ST& rs)
{
assert(rs.top > 0);
return rs.a[rs.top];
}
int main()
{
// 调⽤全局的
ST st1;
STInit(st1);
STPush(st1, 1);
STPush(st1, 2);
cout << STTop(st1) << endl;
STTop(st1) += 10;
cout << STTop(st1) << endl;
return 0;
}
在前面C语言的学习中,相信大家对于const的应用并不陌生,它能限制指针的指向。而在C++这一板块中,它似乎也有着相似的功能----让我们来了解一下:
• 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。 • 不需要注意的是类似 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,也就是时,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。
限权的放大缩小论:
(可以简单理解为const修饰的变量控制的范围较小,对其定义的变量进行引用时不能扩大其控制范围(const int 不能变为 int))
(相反的,int修饰的变量,对其进行引用时可以将其限权范围缩小(int 可引用为 const int))
通俗来说,就是管理员与用户之间的关系。
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
//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
//rb++;
return 0;
}
再来看个例子:
#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;
}
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。
这是一个全新的知识点,我们先来了解一下其概念:
• 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不需要建⽴栈帧了,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(如下图指引)。
• 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。
接下来我们通过代码来理解:
#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;
}
inline内联函数能够很好规避宏定义/替换所带来的缺陷:
#include<iostream>
using namespace std;
// 实现⼀个ADD宏函数的常⻅问题
//#define ADD(int a, int b) return a + b;
//#define ADD(a, b) a + b;
//#define ADD(a, b) (a + b)
// 正确的宏实现
#define ADD(a, b) ((a) + (b))
// 为什么不能加分号?
// 为什么要加外⾯的括号?
// 为什么要加⾥⾯的括号?
int main()
{
int ret = ADD(1, 2);
cout << ADD(1, 2) << endl;
cout << ADD(1, 2)*5 << endl;
int x = 1, y = 2;
ADD(x & y, x | y); // -> (x&y+x|y)
return 0;
}
内联函数的定义与声明建议放在一个文件中,否则容易出现链接错误。
// F.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int i)
{
cout << i << endl;
}
// main.cpp
#include "F.h"
int main()
{
// 链接错误:⽆法解析的外部符号 "void __cdecl f(int)" (?f@@YAXH@Z)
f(10);
return 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
• 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。
下面我们通过代码来直观感受:
#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;
}
以上便是本期的全部内容,接下来我将为大家带来C++中类与对象的相关知识,感兴趣的朋友们可以持续关注哦~万分感谢您的支持,这将为我提供继续创作的动力!