C++之从C过渡（下）

接着上一篇，从引用开始往下讲解。

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

C++的引用不能完全替代指针。比如，在链表结点中我们会存储指向下一个结点的指针，而这个地方只能存指针，而不能存引用。这是因为C++的引用是不能改变指向的，也就是说我们要删除一个结点时，无法做到让前一个结点prev指向后一个结点next：

引用只是让一些原本使用指针的场景更简单。指针和引用是相辅相成的。

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，以后继续深⼊讲解。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， Java的引⽤可以改变指向。⼀些主要⽤C代码实现版本数据结构教材中，使⽤C++引⽤替代指针传参，⽬的是简化程序，避开复杂的指针。

引用作返回值

我们知道传值返回和传值传参是一样的，都是拷贝给临时对象，临时对象再作为返回值。而临时对象有一个特性：临时对象具有常性。所以：

<code>int STTop(ST& rs)

{

assert(rs.top>0);

return rs.a[rs.top-1];

}

STTop(st1)=3;//"="左操作数必须为左值

我们不能通过这种方式去修改栈顶的元素。返回的是栈顶的临时拷贝，无法修改，相当于左侧是一个常量不能修改。

int& STTop(ST& rs)

{

assert(rs.top>0);

return rs.a[rs.top-1];

}

STTop(st1)=3;//现在就可以了

引用作返回值，返回的是引用或者说别名。中间就没有产生临时对象。所以就可以修改。引用作返回值的场景以后会很常见，很好用。

那么我们可以全部使用引用返回，不使用传值返回了吗？

不行。因为会产生类似野指针一样的东西：

int& func()

{

int a=0;

return a;

}

我们返回a的别名，但是a出了这个函数栈帧就已经销毁了。在底层我们返回这个别名也就是返回了这块空间的地址，所以就是野指针。

而前面的：

int& STTop(ST& rs)

{

assert(rs.top>0);

return rs.a[rs.top-1];

}

这个返回的对象是在堆上的，出了这个函数这块空间还是在的，没有销毁。

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，也就是说，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

const引用可以给常量、表达式取别名

（权限放大和缩小只存在于引用和指针，普通变量不存在权限的放大和缩小。）

int main()

{

const int a = 10;//修改权限是只能读不能写

//int& ra = a;//不能这样取别名，因为这样就权限放大了。

const int& ra = a;//这样就可以

int b = 20;

const int& rb = b;//权限缩小，是可以的。只读不修改。不影响原本b的权限。缩小的不是原本的权限而是引用本身的权限。

b++;//可以

rb++;//不行

int& rc=30;//普通的引用不能给30取别名

const int& rc=30;//const引用可以给30取别名！

int& rd=(a+b);//临时对象具有常性，触发了权限放大

const int& rd=(a+b);//这样就可以

int rd=(a+b);//而这一句是将临时对象的结果拷贝给变量rd，和权限无关

return 0;

}

为了防止混淆，我们单独来看这几句：

const int a = 10;

int& ra = a;//这是权限放大

int rd = a;//这和权限没关系，只是拷贝。rd有自己的空间，修改rd的值和a没有关系。

double d = 12.34;

int i = d;//隐式类型转换，会用临时变量进行存储

int& ri = d;//不可以

const int& ri = d;//可以

类型转换时会产生临时对象（给double类型取double类型的别名不会产生临时变量），所以ri引用的不是d而是临时对象，而临时对象具有常性，所以用const就可以。

总结会产生临时对象的地方：表达式相加等（总之，表达式运算的结果）（提升或者截断）；调用一个函数，函数传值返回；类型转换

在const引用临时对象后临时对象的生命周期就会跟着引用走，引用销毁了临时对象才会销毁。

重点在于const引用的价值，这在以后会用到！

指针和引用的关系

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。（否则可执行程序会变得太大）

• 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。（写宏真的很容易错）

• 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（不是不建议分离），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。所以直接定义到.h文件中。

nullptr

(C++11之后才添加的)

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：

• 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(intx)，因此与程序的初衷相悖。f((void)NULL); 调⽤会报错。

<code>#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);

f(NULL);//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);//传给两个都不匹配

f(nullptr);

return 0;

}

补充一个C和C++小差异：

//这段代码在C中可以，在C++中不行（更严格）

void* p1=NULL;

int* p2=p1;

所以C语言将NULL定义成(void*)0，在纯C代码中倒是问题不大。

• 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。

int* p2=nullptr;//可以

int i=nullptr;//不行

所以在C++尽量不要使用NULL了，有隐患。C++的NULL就是0，整型。

本文结束，感谢阅读=_=