C++入门（2）

6.引用

6.1引用的概念

在 C++中，引用是一个已存在对象的别名。
 
1. 引用不是对象，它只是为已存在的对象起了另一个名字。所以，对引用的任何操作实际上都是对它所绑定的对象进行操作。
2. 引用可以避免对象的拷贝，提高程序的效率。特别是在传递大型对象作为参数时，使用引用可以避免不必要的拷贝开销。
3. 引用在函数参数传递和返回值中也有广泛应用。通过引用传递参数可以允许函数修改外部对象的值；而返回引用可以使函数的返回值作为左值使用。

类型& 引用别名 = 引用对象;

int main()
{int a = 0;int& b = a;int& c = a;int& d = b;++d;//具有相同的地址cout << &a << endl;cout << &b << endl;cout << &c << endl;cout << &d << endl;//相同的值cout << a << endl;cout << b << endl;cout << c << endl;cout << d << endl;return 0;
}

 6.2引用的特性

引用在定义时必须初始化，并且一旦初始化后，就不能再重新绑定到其他对象。一个变量可以有多个引用。

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int a = 0;//报错，引用变量ra需要初始值设定项//int& ra;int& b = a;int c = 10;//c++引用不能改变指向，这里只是一个赋值b = c;cout << &a << endl;cout << &b << endl;cout << &c << endl;cout << a << endl;cout << b << endl;cout << c << endl;return 0;
}

6.3引用的使用

       引用在实践中主要是于引用传参、避免值传递时的拷贝开销（特别是对于大对象）、改变引用对象的同时改变被引用对象。

#include <iostream>
using namespace std;typedef struct ListNode
{int val;struct ListNode* next;
}LTNode, * PNode;
// 指针变量也可以取别名，这⾥LTNode*& phead就是给指针变量取别名
// 这样就不需要⽤⼆级指针了，相对⽽⾔简化了程序
//void ListPushBack(LTNode** phead, int x)
//void ListPushBack(LTNode*& phead, int x)
//PNode = LTNode*
void ListPushBack(PNode& phead, int x)
{PNode newnode = (PNode)malloc(sizeof(LTNode));newnode->val = x;newnode->next = NULL;if (phead == NULL){phead = newnode;}else{//...}
}
int main()
{PNode plist = NULL;ListPushBack(plist, 1);return 0;
}

6.4const的引用 

我们先来复习一下const的知识：

在 C 语言中， const 是一个关键字，主要有以下作用：
 
一、修饰变量
1. 表示常量
- 用 const 修饰的变量在程序运行过程中其值不能被改变。例如： const int num = 10; ，这里 num 的值在整个程序中始终为 10，不能通过赋值等操作去修改它。
- 可以增强程序的可读性和可维护性，让其他人一看就知道这个变量的值是固定的。
2. 保护变量不被意外修改
- 在函数参数传递中，如果不想让函数内部修改传入的变量，可以用 const 修饰参数。例如： void func(const int *ptr); ，在这个函数中，不能通过指针 ptr 去修改它所指向的内容。
 
二、修饰指针
1.  const 修饰指针指向的内容
- 如 int a = 10; const int *p = &a; ，这里不能通过指针 p 去修改 a 的值，但可以修改指针 p 本身使其指向其他变量。
2.  const 修饰指针本身
- 如 int a = 10; int * const p = &a; ，这里指针 p 不能再指向其他变量，但可以通过指针 p 修改 a 的值。
3.  const 既修饰指针指向的内容又修饰指针本身
- 如 int a = 10; const int * const p = &a; ，既不能通过指针 p 修改 a 的值，也不能让指针 p 指向其他变量。
 
三、修饰函数返回值
1. 如果函数返回一个指针，用 const 修饰可以保证返回的指针指向的内容不能被修改。
 
四、修饰函数参数和函数体
1. 参数为常量引用
- 可以提高函数的通用性，允许传入常量和变量，同时避免不必要的拷贝，提高效率。例如： void func(const int& arg); 。
2. 函数体中使用 const 
- 在类的成员函数中，如果一个成员函数不修改类的成员变量，可以用 const 修饰这个成员函数。这样可以保证该函数不会修改对象的状态，也可以让常量对象调用这个函数。例如： class MyClass {public: int getValue() const; }; 。

接下来我们来学习const在c++引用中的用途：

      （1） 可以引用⼀个const对象，但是必须用const引用。

      （2）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。

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{const int a = 10;//权限不能放大//int& ra = a;const int& ra = a;//权限可以缩小int b = 20;const int& rb = b;//只是拷贝赋值不是权限放大const int x = 0;int y = x;//权限不能放大const int a = 10;const int* p1 = &a;//const int*类型不能用来初始化int*类型的实体//int* p2 = p1; 权限放大//权限可以缩小int b = 20;int* p3 = &b;const int* p4 = p3;//const修饰p5本身而不是指向的内容，不是权限放大int* const p5 = &b;int* p6 = p5;return 0;
}

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int a = 3;//编译报错，无法从int转为int&//int& ra = a * 3;const int& ra = a * 3;double b = 11.11;//编译报错，无法从double类型的初始化int&类型的引用//int& rb = b;const int& rb = b;return 0;
}

7.inline

#include <iostream>
using namespace std;
inline int add(int a, int b) {return a + b;
}int main() {int result = add(3, 4);cout << "Result: " << result << endl;return 0;
}

// F.h
#include <iostream>
using namespace std;
inline void f(int i);
// F.cpp
#include "F.h"
void f(int i)
{cout << i << endl;
}
// main.cpp
#include "F.h"
int main()
{// 链接错误：⽆法解析的外部符号 "void __cdecl f(int)" (?f@@YAXH@Z)f(10);return 0;
}

8.nullptr

在 C++中，“nullptr”是一种特殊类型的字面量，代表空指针。
 
一、引入原因
 
在 C++引入“nullptr”之前，通常用 0 或者 NULL 来表示空指针。但使用 0 或 NULL 存在一些问题，比如可能会引起歧义，因为 0 也可以被解释为整数 0，而不是空指针。

“nullptr”的引入解决了这个问题，它明确地表示空指针，不会与其他类型的 0 值混淆。
 
二、使用场景
 

#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);// 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(int x)，因此与程序的初衷相悖。f(NULL);f((int*)NULL);//编译报错，没有与参数列表匹配的重载函数“f”示例//f((void*)NULL);f(nullptr);return 0;
}

 
三、优势
 
1. 类型安全：“nullptr”的类型是“std::nullptr_t”，它可以隐式转换为任何指针类型，但不能转换为整数类型等其他非指针类型，增强了类型安全性。
2. 明确性：使用“nullptr”可以清楚地表明代码中正在处理空指针，提高了代码的可读性和可维护性。