【C++入门(4)】引用、内联函数、auto

news2024/11/15 7:35:28

一、引用与类型转换

我们看下面这个例子。

用 int & 给 double 类型的变量起别名,编译器报错:

int main()
{
	double b = 3.14;
	int a = b;
	int& x = b;
	return 0;
}

用 const int & 给 double 类型的变量起别名,成功:

int main()
{
	double b = 3.14;
	int a = b;
	const int& x = b;
	return 0;
}

我们知道用 double 类型的变量给 int 类型的变量赋值是肯定没问题的,那么到引用时怎么会出现这种情况呢?

这是因为这些操作都属于类型转换,而在类型转换时,不论是这样的隐式类型转换,还是强制类型转换,都不是简单的直接将右值赋给左值,而是先创建了一个临时变量来接收右值,再通过这个临时变量,把值赋给左值。

这个临时变量是一个常值,可以说是被 const 修饰的。当这个类型转换的语句执行时,编译器先创建了一个这样的常量,里面存放变量b的整数部分的值,再将这个常值赋给变量a。

当我们使用引用时,我们知道,别名本身并不会新开辟一块内存空间,而是和被引用变量共用同一块空间,本质上仍是被引用变量,所以别名的类型名中,去除掉 & 后剩下的的部分,要和被引用变量保持严格一致。因此在上面的例子中,起别名的时候,它的类型名也应该带上 const 才可以。

二、内联函数

每次调用函数的时候,编译器都会在内存上建立一个函数栈帧。如果某个函数使用频繁,调用次数非常多,那么在程序运行的时候,建立和销毁栈帧的开销就会很大,影响程序运行速度。

所以C++中给出了一个优化方案,就是可以使用内联函数,来使函数不是再通过建立栈帧的方式运行,而是像宏一样,在函数被调用的地方展开。

inline void Swap(int* pa, int* pb)
{
	int tmp = *pa;
	*pa = *pb;
	*pb = tmp;
}

inline 是声明内联函数的关键字,表示这个函数是一个内联函数。

Debug 版本下,为了方便程序员进行调试,内联函数是不展开的,而是像普通函数一样去建立栈帧。

inline 对于编译器而言,只是一个建议,并不是说用了inline,函数就一定会展开。一般来说,只有当这个函数的内容才会展开,而当函数内容过长时候,还是会像普通函数一样,通过建立栈帧的方式被调用。一个内联函数具体是会展开还是会建立栈帧,是取决于所使用的编译器的。

内联函数还不可以声明和定义分离:

//F.cpp
#include <iostream>
#include "F.h"
inline void f()
{
	std::cout << 100000 << std::endl;
}
//

//F.h
inline void f();
//

//test.cpp
#include "F.h"
int main()
{
	f();
	return 0;
}
//

如果内联函数的声明和定义分别在不同的文件里,编译器就会报错。这是因为内联函数的调用逻辑是展开而非建立栈帧,所以内联函数可以认为是没有地址的。而在这个例子中,main函数在调用这个内联函数时,使用的是寻找函数地址的方法,于是导致了链接错误。

三、关键字auto(自动推导)

1、auto概念

C语言中我们声明一个变量的时候,需要使用具体的类型:

int a;
char b;
double c;

在C++中,我们可以使用 auto 来省略掉前面具体类型的声明,而是用初始化值来让编译器自动推导出这个变量的类型:

auto a = 10;

2.auto的一些小用法

	auto a = 10;        //(1)
	auto pa = &a;
	auto* pb = &a;      //(2)
	auto& c = a;        //(3)

(1)中auto可以接收一个值,也可以接收指针;

(2)中auto*只可以接收指针;

(3)中auto&是用于取别名。 

3.范围for

auto还可以用于自动遍历数组:

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7 };
	
	for (auto i : arr)
	{
		cout << i << ' ';
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

在for循环的括号里,数组的值会依次赋给变量i,并且会自动判断结束。

这种用法被称为“范围for”,可以很方便的来遍历数组。

这里要注意的是,如果for循环中对e做出修改,是不会影响到数组中的值的:

这是因为 i 就是一个单独的变量,和数组 arr 无关,只是数组将值赋给了这个变量而已。

如果要在循环for中改变数组的值,可以用引用的方式创建变量 i :

其实循环for中也是可以用具体的类型,比如int,来声明循环变量 i 的,只是不常用。因为auto可以对任意类型的数组使用,而如果用int就只能循环int的数组,而不能循环其他的,比如float的数组。

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