C++主要知识点详解（引用，内联函数）

引用

• 概念：引用不是新定义一个变量，而是给已存在变量取一个别名，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一块内存空间
• 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，再不能引用其它实体（引用具有常性）

• int num = 10;
  int& ref = num;  // ref是num的引用（别名）ref = 20;        // 等价于num = 20;
  cout << num;     // 输出20

• const引用：用const修饰的引用，该引用变量不能修改，但变量可以修改

• 应用场景

  • 实现简单，普通的取别名，比如：结构体套结构体，想要使用里层结构体的成员，不方便可直接用引用简化

  • 做函数参数

    • 想要通过形参修改外部实参

      • 指针：指针虽然可以做到，但比较麻烦而且可能会出现指针非法操作异常

      • 引用类型参数：如果不想通过形参改变实参时可以加const进行限制

    • 自定义类型对象传参最好用引用可以提高传参效率

  • 做返回值：注意不能返回栈上空间的引用                                                                                                                                 

• 引用和指针的区别

  • 概念上：引用就是一个别名，与实体共用一块内存地址空间

  • 底层实现上：引用就是按照指针的方式实现的，即引用的底层就是一个指针，T& == T*const

  • 区别主要体现再特性和使用形式上

    • 引用在定义时必须初始化，而指针没有要求

    • 引用在初始化时引用一个实体后就不能再引用其它实体，而指针可以在任何时候指向任意一个实体

    • 没有空引用，但有空指针

    • 在sizeof中含义不同：引用结果为引用类型大小，但指针始终是地址空间所占字节个数

    • 引用变量的++，是直接给引用实体的值+1，而指针的++是让指针偏移一个类型大小

    • 有多级指针但没有多级引用

    • 访问实体的方式不同，指针需要显示解引用，引用编译器自己处理

    • 引用比指针使用起来相对更安全

内联函数

• 概念：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，内联函数提升程序的运行效率
• 特性
  • inline是一种空间换时间的做法，省去调用函数的开销，所以代码很长或者有循环/递归的函数不适合使用作为内联函数
  • inline对于编译器来说只是一个建议，编译器会自动优化，如果定义的函数体内有循环/递归等，编译器优化时就会忽略内联
  • 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
• 内联函数和宏函数的区别
  • 宏函数
    • 优点：在编译处理阶段会展开，少了函数调用时的开销
    • 缺陷
      • 在预处理阶段展开，增加了预处理时间
      • 编译之前已经展开，如果编译报错，不好定位
      • 参数没有类型，而编译时已经展开，不能进行参数类型检测，安全性低
      • 可读性较差
      • 不能调试
      • 因为已经展开，如果调用位置比较多，会引起代码膨胀
  • 内联函数
    • 优点
      • 是一个函数，参数具有类型，可以进行类型检测，安全性高
      • 在编译阶段展开，少了函数调用开销，提高代码运行效率
      • 是函数，在调用时可以不让编译器展开，方便调试
      • 没有副作用
    • 缺点
      • 可能引起代码膨胀
      • inline是建议性关键字，编译器是否按照建议执行是不一定的，容易造成用户困扰