引用，内联函数，auto函数，指针nullptr

一：引用

1.1

该文章的引用是对上一篇引用的进行补充和完善

按理来说，double可以隐式转换为int，那起别名的时候为什么不可以类型转换呢？

那是因为，在类型转换的时候，会创建一个临时变量，让后再把临时变量赋值给我们创建的变量

而不能直接用int&就是在临时变量这里出了问题，临时变量默认是具有常性的（即不可改变），所以如果直接将常性的值赋给int&相当于权限的放大

正确的写法应该是用cosnt修饰别名

int main()
{
	double d = 3.14;
	
	int i = d;//隐式转换

	const int& a = d;

	return 0;
}

相同原理的还有表达是计算，计算结果是放在一个临时变量，在赋值给我们创建的变量的

也应该用const修饰别名

结论：类型转换和表达式计算会产生临时变量，而临时变量具有常性，如果创建别名时，要用const修饰

1.2传值和传别名效率比较

以值作为参数或者返回值类型，在传参和返回值期间，函数不会直接传递实参或者将变量本身直接返回，而是传递实参或者返回变量的一份临时拷贝，因此用值作为参数或者返回类型，效果是十分低下的，尤其是当参数或者返回值类型非常大时，效率就更低了。

1.3指针和引用的区别

1.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。（在语法层面上，引用不开额外的空间，而指针开）

其实底层逻辑上，两者均要开空间（平时说两者区别时，都是说语法层面上的）

2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求，但是为了避免野指针问题，最好也初始化

3.引用在初始化一个实体后，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的实体

4.没有NULL引用，但有NULL指针（是相对的，不是绝对的，如果硬要写，也可以写）

这样对ptr所指向的空间起一个别名，并不会报错误，但是有人会疑问，不是对ptr解引用了吗？为什么不会不会报错呢？

这是就要讨论起别名的底层逻辑了，在底层是建立一个空间，并没有对ptr解引用，所以不会报错了，但是如果要打印，就会访问NULL了，就会报错

5.在sizeof的含义不同：引用结果为引用类型的大小，但是指针始终是地址空间所占字节的大小（32为机器下占4个字节）

6.引用自加时实体的值加一，指针自加即指针向后偏移一个类型的大小

7.有多级指针，没有多级引用

8.访问实体方式不同，指针需要显示解引用，引用编译器自己处理

9.引用比指针使用起来更安全

10但这并不意味着，引用会把指针完全替代

在链表中，如果要改变链表的指向，就必须要用指针，引用无法改变指向

二.内联函数

2.1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。

有call就会根据函数地址，调转到函数所在的栈帧。

但是，如果在上述函数前增加inline关键字将其改为内联函数，在编译期间编译器会用函数体替换函数的调用。

inline int Add(int x, int y)
{

	return x + y;

}

int main()
{
	int ret = 0;
	ret = Add(1, 2);

	return 0;
}

2.2特性

1.inline是一种以空间换时间的做法，如果编译器将函数当作内联函数处理，在编译阶段，会用函数体替换函数调用。

缺陷：可能使目标文件变大，优势：少了调用开销，提高程序运行效率

2.inline对于编译器而言只是一个建议，不同编译关于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，且调用频繁的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline的特性。在《C++prime》第五版中关于inline的建议：内联说明只是向编译器发出的一个请求，编译器可以选择忽略这个请求。

一般来说，内联机制用于优化规模小，流程直接，频繁调用的函数。很多编译器都不支持内联递归函数，而且一个75行的函数也不大可能在调用点内联地展开。

3.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，链接的时候就会找不到

所以，建议，如果要使用内联函数，不要将声明和定义分开，直接在头文件中就定义函数

2.3

宏的优点：

1.增强代码的复用性

2.提高性能

缺点：

1.不方便调试宏（因为预编译阶段进行了宏替换）

2.导致代码的可读性变差，可维护性差，容易误用

3.没有类型安全的检查

C++有哪些技术替代宏？

1.常量定义换用const enum

2.短小的函数定义换用内联函数

三：auto函数

3.1类型别名的思考

随着以后程序的复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，经常体现在：

1.类型难拼

2.含义不明确导致容易出错

很多人会想到可以用typedef起别名，但是有时会遇到其他问题：

这是为什么呢？

第一条语句，替换以后是char* cosnt p; const修饰的是p指向的内容，指向的内容只可读不可修改，所以应该初始化

3.2auto的简介

在早期C++/C语言中auto的含义是：使用auto修饰变量，是具有自动存储器的局部变量，但是遗憾的是一直没有人使用它。

C++11中，标准委员会赋予了auto的新含义，即：auto不再是一个储存类型的指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须是有编译器在编译时推导而得。

注意：使用auto定义的变量必须对其初始化，在编译阶段需要根据初始化表达式来推导auot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，编译器在编译时会将auto替换为变量实际的类型。

3.3auto的使用细则

3.3.1 auto与指针和引用结合起来用

用auto声明指针类型时，用 auto 和 auto* 没有任何区别（auto可以声明各种类型，而auto*只能声明指针），但是auto声明引用类型时则必须加&

int main()
{
	int x = 10;
	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;
	cout << x << endl;

	*b = 30;
	cout << x << endl;

	c = 40;
	cout << x << endl;

	return 0;
}

3. 3.2在一行定义多个变量

当在同一行定义多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，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。

3.4auto不能推导的场景

1.auto不能作为函数的参数

//此处代码编译会失败，auto不能作为实参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导
void TestAuto(auto a)
{}

2.a==++uto不能直接用来声明数组（规定）

void TestAuto()
{
    int a[] = { 1 , 2 ,3};
    auto b[] = { 4, 5 , 6};

}

3.为了避免与C++98中的auto发生混淆，C++11只保留auto作为类型指示符的用法

4.auto在实际中最常见的优势用法就是C++11提供的新式for循环，还有lambda表达式等进行配合

四：基于范围的for循环（C++11）

4.1范围for的语法

在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照下面的方式进行

void TestFor()
{
	int arrary[] = { 1,2,3,4,5 };
	for (int i = 0; i < sizeof(arrary) / sizeof(int); i++)
		arrary[i] *= 2;

	for (int* p = arrary; p < arrary + sizeof(arrary) / sizeof(int); p++)
		cout << *p << " " << endl;

}

对于一个有范围的集合而言，由于程序员来说明函数范围是多余的，有时候还容易犯错。因次C++11中引用了基于范围的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。

取a中的值赋给e，相当于创建了一个临时变量，将a的值给e，所以改变e时，数组中的值不变

所以这是，可以用别名

void TestFor()
{
	int a[] = { 1,2,3,4,5 };
	//自动取a数组中的值赋值给e
	//自动++，自动结束
	for (auto& e : a) //用int&（数组对应的类型） 也可以，但是为了方便一般直接用auto&
		e *= 2;

	for (auto e : a)
		cout << e << " ";

}
int main()
{
	TestFor();
	return 0;
}

注：与普通循环类似，可以用continue来结束本次循环，也可以用break跳出循环

4.2范围for的使用条件

4.2.1 for循环迭代范围必须是确定的

对于数组而言，就是数组中的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：以下代码就问题，因为for循环的范围不确定

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

2.迭代的对象要实现++和==的操作

五：指针的空值nullptr(C++11)

5.1C++98中的指针空值

在良好的C++/C编程习惯中，声明一个变量时最好给改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，我们基本都是按照如下方式对其进行初始化

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

    //.....
}

NULL实际上是一个宏，在传统的C文件（stddef.h）中，我们可以看到如下代码

#define NULL
#ifdef__cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif 
#endif

我们可以看到，NULL可能被定义成字面常量0，或者被定义为无类型指针（void*）的常量。不论采取何种定义，在使用空指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦，比如：

程序的本意是想通过f(NULL)调用f(int*)函数，但是由于NULL被定义为0，因此与程序的初衷相悖。

在C++98中，字面常量0既可以是一个整型数字，也可以是无类型的指针（void*）常量，但是编译器默认情况下将看其成是一个整形常量，如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强制类型转换（void*）0

注意：

1.在是使用nullptr表示指针空值时，不需要包含头文件，因为nulltpr是C++11作为新的关键字引入的

2.在C++11中，sizeof(nullptr)与sizeof（(void*)0）所占的字节是相同的

3.为了提高代码的健壮性，在后续表达指针空值时，建议最好使用nullptr