C++中引用、内联函数、auto关键字和范围for循环详解

一、前言

大家好久不见，这篇文章带大家学习一下C++中的引用和内联函数

二、引用

引用变量是一个别名，也就是说，它是某个已存在变量的另一个名字，举个例子，李逵有很多外号，这些外号都是指李逵这一个人，因此这些外号都是他的引用！

一旦把引用初始化为某个变量，就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。

在C++中，我们用int(数据类型)& +引用名称(b) = 变量名称(a) 来表示b是a的 一个 别名，别名当然可以有很多个！

如图，b是a的别名，因此a和b的值、地址全部都一致。

引用与指针不同，引用必须指向已经存在的变量，必须赋值，即不能出现如下写法：

int& b; //空引用‘b' ❌
int* b; //空指针'b‘ ✔️

引用一旦指向一个变量，就不能再指向其他变量，因为引用相当于变量的别名，若更换引用，实际上是给变量赋值。

想要把b改为c的别名，但事实上，b仍然是a的别名，指向同一块空间，只是这块空间的值被改为了c的值

总结一下，C++中引用一共有三个特性：

• 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

引用作为一种数据类型，是既可以作为参数传递，也可以作为返回值返回，我们重点讨论一下传值返回和传引用返回。

✔️作用范围：传引用返回只能在空间不会随函数结束而销毁的情况，传值返回可以函数结束销毁的适合返回。

✔️使用效率：正是由于传值返回返回变量的临时拷贝，所以传引用返回会带来性能上的提升，但有些时候是 不可以传引用返回的，如果你将一块栈上的空间返回了别名，会引发严重的错误

引用与指针功能类似，又有很多不同：

1. 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
3. 引用在初始化时引用一个实体后，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
4. 没有NULL引用，但有NULL指针
5. 在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)
6. 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
7. 有多级指针，但是没有多级引用
8. 访问实体方式不同，指针需要显式解引用，引用编译器自己处理
9. 引用比指针使用起来相对更安全

三、内联函数

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。

//内联函数的格式
inline int Add(int x,int y)
{
	return x+y;
}

内联函数与C语言宏相似，因此也是一种空间换时间的做法，虽然能够提高运行效率，但会让目标文件变大。

与C语言宏不同，内联函数支持调试，并且可以规避C语言宏的一系列问题。

#define Add(a,b) ((a)+(b))

如果上述宏少写括号都会引发严重的问题，与乘法结合之类的问题就会频出，内联函数很好的解决了这个问题。

内联函数定义和声明在一起！因为inline就没有函数地址了，链接无法找到这个函数！声明和定义都在类中的函数也被认为是内联函数，因此简短的函数适合将声明和定义都放在类内声明和定义。

四、auto关键字

auto是C++11新增的一个关键字，能够自动推导变量类型，与C语言中typedef的功能类似。

但需要注意，使用auto定义变量时必须初始化，否则无法通过编译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。

auto细节说明：

1、可以自动推导出auto为指针类型，但不能推导引用，因此引用类型只能加&

auto  a = &A;
auto* b = &A;
auto& c =  A;

2、在同一行使用auto时必须保证都是同一类型，编译器只推导第一个类型，然后将类型给与其他变量

auto a = 10,b=20,c=30;√
auto a = 10,b='a';    X

3、auto不能声明数组，也不可以作为函数的参数

int func(auto x){};   X
auto arr[200];        X

五、范围for循环

对于有范围的数组，范围for循环能够让程序员更方便的遍历数组

int arr[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
for(int i = 0;i<sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);i++)//传统for循环
for(int e : arr) //范围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。

需要注意的是，e是临时变量，更改时无法改变原数组，若要改变原数组，可以使用引用：

for(int& e : arr) //引用

六、结语