C++入门必看系列二

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• 前言
• 一、引用
• • 1.1 引用的概念
  • 1.2 引用的特性
  • 1.3 常引用（const引用）
  • 1.4 引用的使用场景
  • • 1.4.1 作参数
    • 1.4.2 作返回值
  • 1.5 传值和传引用效率比较（传参）
  • 1.6 传值返回和传引用返回性能比较
  • 1.6 指针和引用的区别
• 二、内联函数
• • 2.1 内联函数的概念
  • 2.1 内联函数的特性
  • 2.2 内联函数和宏

前一篇文章我们简单了解C++的命名空间、输入输出、缺省参数和函数重载等https://editor.csdn.net/md/?articleId=124978175。今天我们来继续了解新的知识。

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。
注意：引用的符号为&，这里要和取地址符号区别开来。可以简单理解为：&放在类型和变量中间就是引用。&单独放在变量前就是对变量取地址。

void Test1()
{	
	int a = 0;//类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体
	int& b = a;//这里&放在类型int和变量b之间，&是引用。
	printf("%pn",&a);//这里&单独放在变量名之前，&是取地址
	printf("%pn",&b);
//由于b是a的引用，他们公用一块空间，所以打印出来的地址是一样的。
}

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的。

引用有以下三个特性：
①.引用在定义的时候必须初始化。
②.一个变量可以有多个引用。
③.引用一旦引用一个实体，便不能引用其他实体。

void Test2()
{	
	int a = 0;
	int& b = a;
	//int& b没有初始化，编译器会报错。  
	int& c = a;//一个变量可以有多个引用。
	int d=1;
	c=d;//注意：这里是d赋值给c，而不是c是d的别名
}

const int a=1;
//int& b=a;编译出错，权限放大。（a是只读的，b是可读可写的）。
const int& b=a;//权限不变（a是只读的，b也是只读的）

int c = 2;
const int& d=c;//权限缩小。

注意：权限可以不变，权限也可以缩小，但是权限不能放大。 另外，在常引用中还有一个需要注意到的地方，请看以下代码。

int x1=1;
int x2=2;
//int& ret = x1 + x2;注意，这种方式是不行的，编译器在编译这条
//语句对x1+x2进行处理，把得到的结果存到临时变量中去，而临时
//变量具有常属性。我们可以把这句代码理解为 
//int& ret = const(x1+x2),这很明显属于权限的放大。
//下面画个图方便我们理解
const int& ret = x1 + x2;//这才是正确使用方法

int Add(int& x , int& y)
{
	return x + y;
	//引用作参数，相当于是实参的别名。
}

int& Sub(int x , int y)
{
	return x - y;
	//引用作返回值，返回的是x-y的别名。
}

注意：在引用作返回值时，如果函数返回时，出了函数作用域，返回对象还未还给系统，则可以使用引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回（因为如果这块区域没有还给系统，我们还可以通过地址去取它里面的数据，如果已经还给了系统，通过它的地址去取到的时随机值）。

所有的传值都是把值拷贝到一个临时变量中去。当这组数的规模很小时，传值和传引用没有太大的区别。但是如果这组数规模很大，使用传值返回的话，会把这些数据拷贝到临时变量中去，这样效率低。但是如果使用传引用的话，传过去的是这组大规模数的别名，可以通过这个别名直接操作这组数，效率高。

传值返回返回的返回对象值的拷贝，传引用返回则是返回对象的别名。跟上面类似，如果返回数的规模很大，传值返回所消时间太多，而传引用返回效率要高得多。但是传引用返回也有弊端，如果函数返回对象除了函数作用域就销毁了的话，就不能使用传引用返回，只能使用传值返回。

在语法层面上，引用只是取了一个别名，没有独立的空间，与引用实体共用一块空间。但是在其底层实际上是由空间的，因为引用是按照指针的方式来实现的。

我们给出引用和指针代码，然后看一下他们的汇编代码对比。

int main()
{
 	int a = 10;
 	int& ra = a;
 	ra = 20;
 	int* pa = &a;
 	*pa = 20;
 	return 0; 
 	}

从上图我们可以看出，引用和指针的底层实现是一样的。

引用和指针的区别：
①.引用在定义时必须初始化，而指针可以不初始化。
②.引用在初始化引用一个实体时，就不能引用其他实体，而指针在任何时候可以指向同一类型的实体。
③**.没有NULL引用，但是又NULL指针**。
④.在sizeof中的含义不同：引用为引用实体类型的大小，而指针始终是地址空间所占字节数的多少（32位平台下为4字节，64位平台下为8字节）。
⑤.有多级指针，但是没有多级引用。
⑥.访问指针时需要解引用，而引用不需要，编译器自己处理。

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，没有函数压栈的开销， 内联函数提升程序运行的效率。

inline int Add(int x , int y)
{
	return x + y;
}

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

①.内联函数是一种以空间换时间的做法，省去调用函数额外开销。所以代码很长或者有循环/递归的函数不适宜 使用作为内联函数。
②.inline对于编译器而言只是一个建议，编译器会自动优化，如果定义为inline的函数体内有循环/递归等等，编译器优化时会忽略掉内联。
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，链接就会找不到。

宏的优点：
①.增强代码的复用性。
②.提高性能。

宏的缺点：
①.不方便调试，因为宏在编译时就进行了替换。
②.导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。
③.没有类型的安全检查。

C++中有哪些可以替代宏：
①.修饰常量时用const。
②.内联函数。