C++入门(3)：引用，内联函数

一、引用

1.1 引用特性

引用必须初始化

一个变量可以有多个引用
引用一旦引用一个实体，就不能引用其他实体

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int main()
{
    int a = 10, C = 20;
    int& b = a;
    
    b = c; // 赋值？还是b变成c的别名？
    return 0;
}

1.2 常引用

引用权限可以平移或缩小 ，但是不能放大。

cpp 复制代码

int main()
{
    // 情形1
    const int a = 10;
    // int& a1 = a; // error
    const int& a2 = a;
    
    // 情形2
    // int& b = 10; // error
    const int& b1 = 10;// 10具有常属性，权限平移
    
    // 情形3
    int c = 10;
    // double& c1 = c;// error，类型不同
    const double& c2 = c;
    // 隐式类型转换过程中，会创建一个具有常属性的临时变量
    
    return 0;
}

1.3 使用场景

做参数

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

void Swap(int& x, int& y)
{
    int tmp = x;
    x = y;
    y = x;
}

int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    Swap(a, b);
    return 0;
}

做返回值

观察以下几个场景。

(a).

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int count1()
{
    int n = 0;
    n++;
    return n;
}

int& count2()// 实际上是个错误程序
{
    int n = 0;
    n++;
    return n;
}

int& count3()
{
    static int n = 0;
    n++;
    return n;
}

int main()
{
    int ret1 = count1();
    cout << ret1 << endl;
    
    int ret2 = count2();
    cout << ret2 << endl;
    
    int& ret3 = count2();
    // ret3是n的别名，count2函数栈帧销毁后，ret3/n 的值是不确定的
    cout << ret3 << endl;
    cout << ret3 << endl;
    
    int& ret4 = count3();
    cout << ret4 << endl;
    
    return 0;
}

(b).

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

// static
int& Add1(int a, int b)
{
    static int c = a + b;
    return c;
}

int& Add2(int a, int b)
{
    static int c;
    c = a + b;
    return c;
}

int main()
{
    int& ret1 = Add1(1, 2);
    cout << "Add1(1, 2) = " << ret1 << endl;
    Add1(3, 4);
    cout << "Add1(1, 2) = " << ret1 << endl << endl;
    
    int& ret2 = Add2(1, 2);
    cout << "Add2(1, 2) = " << ret2 << endl;
    Add2(3, 4);
    cout << "Add2(1, 2) = " << ret2 << endl << endl;
    return 0;
}

1.4 传值、传引用效率比较

以值作为参数或返回值类型，在传参和返回期间，函数不会传递实参或将变量本身直接返回，而是传递实参或返回变量的一份临时拷贝。因此用值作为参数或返回值类型，效率非常低下。

1.5 引用和指针的区别

在语法概念上，引用是被引用实体变量的别名，并没有开辟新的内存空间。

在底层实现上，实际开了空间。引用是按照指针的方式实现的。

二、内联函数

2.1 概念

内联函数是用关键词 inline 修饰的函数，可以代替宏函数（宏函数缺点：1. 语法细节多，易出错；2. 不可调试；3. 没有类型安全检查）。

编译时，C++编译器会在把内联函数在调用位置展开，没有建立函数栈帧的开销，在一定程度上提高程序运行效率。

（在debug模式下，编译器默认不会对代码进行优化，需要通过设置以观察到内联函数）

右击项目，进入属性

2.2 特性

inline 是一种以空间换时间的做法，在编译阶段，会用函数体替换函数调用。
inline 对编译器来说只是一个"请求"，编译器可以选择忽略。一般建议：将函数规模较小 、不是递归 、频繁调用的函数用 inline 修饰，否则编译器会忽略 inline 特性。
inline 不能声明和定义分离，分离会导致链接错误------inline 被展开就没有函数地址了。

cpp 复制代码

// Func.h
#include <iostream>
using namespace std;

inline void f(int x);

// Func.cpp
#include "Func.h"

void f(int x)
{
    cout << "f(x)" << endl;
}

// test.cpp
#include "Func.h"

int main()
{
    f(10);
    return 0;
}

// error:
// 链接错误：Test.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdecl f(int)" (?f@@YAXH@Z)，函数 _main 中引用了该符号

正确做法：

cpp 复制代码

// Func.h
#include <iostream>
using namespace std;

inline void f(int x)
{
    cout << "f(x)" << endl;
}