【落羽的落羽 C++】C++入门基础：引用，内联，nullptr

一、引用

1. 引用的概念

引用是C++中的一个较为重要的概念。它是给已存在变量取的“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一块内存空间。比如，“萨姆”是流萤的别名，“萨姆”就是对流萤的引用，当我们称呼萨姆时，指的仍然是流萤这个人。
具体用法是：类型& 引用别名 = 引用对象;

int a = 1;
//b和c是对a的引用，b和c都是a的别名
int& b = a;
int& c = a;
//也可以再对b取别名d，d还是对a的引用，也是他的别名
int& d = b;

可以看到：
b，c，d的值与地址和a是完全相同的：

2. 引用的特点

使用引用时，我们需要注意：

• 引用在定义时必须初始化。
• 一个变量可以有多个引用。
• 引用变量只能引用定义时指定的对象，无法修改引用对象。
• 因为它们共用一块地址，所以对引用变量的修改也会改变引用对象。

int a = 1;//没有初始化，会报错：
int& b;//一个变量可以有多个引用：
int& b = a;
int& c = a;
//后续无法再修改b和c的引用对象了//对引用变量的修改会改变引用对象：
b = 2; //a，b，c的值变成了2
int d = 3;
c = d; //这里并非是引用，而是赋值。a，b，c的值变成了3

3. 引用的使用

引用在实践中主要用于引用传参和引用做返回值。

引用传参，例如void Swap(int& x, int& y);，函数的形参是引用类型。在调用函数时，x和y分别是对实参的引用，在函数内部交换了x和y的值，也就改变了实参的值。显然，引用传参和传址调用一样，规避了传值调用中无法改名实参的缺点。引用传参和指针传参在功能上是类似的，引用传参相对更方便一点。

引用做返回值的使用涉及到类和对象的概念。简单概括，用普通类型做返回类型，返回值就只是一个常量数值，后续不能再对这个数值进行修改；用引用类型做返回类型，返回值就是函数内return的变量的引用，后续还可以对这个变量进行修改。以后我们再深入学习。

4. const引用

一个const变量也可以引用，但必须用const引用（常引用）。const引用也可以引用普通变量，但普通引用不能引用const变量。

当然，被const修饰了，const引用类型自然也不能被修改：

需要注意的是，类似a*2，20这种具有常性的对象，也必须要用常引用：

5. 引用和指针

C++中指针和引用很相似，在实践中它们相辅相成，功能有重叠，但是各有特点，不能互相替代。

• 引用是给一个变量起别名，不额外开辟空间。指针是存储一个变量的地址，要开空间。
• 引用在定义时必须要初始化。指针建议初始化，但在语法上不是必须的。
• 引用在初始化时引用一个对象后，就不能再改变引用对象。而指针可以不断改变指向对象。
• 引用可以直接访问引用对象。指针需要解引用才能访问指向对象。
• 引用变量的大小取决于引用类型。指针变量大小始终是4或8个字节。
• 指针很容易出现空指针和野指针的问题。引用使用起来更安全一点。

二、inline内联

inline是C++中的一个关键字，用来修饰函数。用inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用函数的地方展开内联函数，这样调用函数时就需要建立栈帧了，可以提高效率。
但inline对于编译器而言只是一个建议，加了inline编译器也可以选择不展开函数，C++没有明确规定展不展开。inline适用于频繁调用的短小函数，对于递归函数或代码相对多一些的函数，加上inline也会被忽略。
当然，C语言中的宏函数也会在预处理时替换展开，但是宏函数在实现中很复杂容易出错，且不容易调试。C++设计出inline的目的就是替代C语言的宏函数。
VS编译器debug版本下是默认不展开inline的，这样方便调试，debug版本想要inline展开需要额外设置。
最后，inline不建议声明和定义分离到两个文件，这样会导致链接错误。因为inline被展开，函数地址没有了，链接时会出现报错。

#define Add(x, y) ((x)+(y)) //宏函数inline int Add(int x, int y) //内联函数
{return x + y;
}

换言之，内联函数像宏函数一样直接在函数调用处展开。它继承了宏函数的优点，但没有宏函数的缺点。

三、nullptr

我们对空指针NULL已经不陌生了。NULL实际上是一个宏，在传统的C头文件stddef.h中，可以找到：

C语言中，NULL被定义成无类型指针（void*）的常量。在C++中，NULL被定义成字面常量0，不论采用哪种定义，在使用NULL时，都可能会遇到问题，比如：

void Fun(int* ptr);
void Fun(int x);

这两个函数构成了函数重载，编译时没有问题。
假如后续调用中有Fun(NULL);，我们本想调用参数是int*的Fun函数，但由于NULL被定义成0，会调用成参数是int的Fun函数；写成Fun((void*)NULL)，调用会报错；写成Fun((int*)NULL);才能调用第一个Fun函数：

所以，为了解决这个问题，C++11中引入了nullptr。nullptr是一个关键字，它是一种特殊类型的字面量，可以转换成任意其他类型的指针类型。使用nullptr定义空指针可以避免类型转换的问题，因为nullptr只能隐式地转换为指针类型，不能转换为整数类型。

本篇完，感谢阅读