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引用
引用概念
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。
表达方式：类型&引用变量名 = 引用实体
代码表示：
int a = 10;
int& b = a; // b为引用变量
int& c = b; // c本质上也是a的引用
int& d = a; // d也是a的引用如何证明引用变量和实体公用一块内存空间呢？
void TestRef()
{
int a = 10;
int& ra = a;//<====定义引用类型
printf("%p
", &a);
printf("%p
", &ra);
}
在Vs 2019运行结果为：
由上图结果可知，a和ra的内存地址一致，因此实体和引用变量共用一块内存空间！
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的！！！
引用特性
- 引用在定义时必须初始化
- 一个变量可以有多个引用
void TestRef()
{
int a = 10;
// int& ra; // 该条语句编译时会出错
int& ra = a;
int& rra = a;
printf("%p %p %p
", &a, &ra, &rra);
}- 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体
int a = 10;
int& b = a; // 别名
int c = 20;
b = c; // 此时是把c的值赋给b，不是取别名常引用
首先在对变量进行引用的时候，应注意权限可以缩小或者不变，但是不能增大！！！
// 权限不变
int a = 10;
int& ra = a;
// 权限变小
const int& cra = a;
// 权限放大
const int b = 20;
//int& rb = b; error
const int& rb = b 然后对一个常量进行引用的时候，应当加上const修饰
// int& a = 10; // error
const int& a = 10; // ok最后对类型不同的变量，也应注意权限的问题
double d = 13.14
// int& rd = d; // error
const int& rd = d; // ok为什么这里需要加上const呢？
因为double类型的变量是8字节，而int类型的变量是4字节，引用的时候会出现类型转换，中间产生一个临时变量，临时变量存储截断为4字节后的数值，rd为临时变量的引用，而不是d的引用。与此同时，临时变量具有常性，需要const修饰！！！所以在类型不同的情况下，我们需要考虑是否应加上const进行修饰！！！
引用的使用场景
1.做函数参数
以交换函数Swap为例，要想交换两个变量的值，传值是不可取的
void swap(int a, int b) // 传值
{
int tmp = a;
a = b;
b = tmp;
}
int main()
{
int x = 10;
int y = 20;
swap(x, y);
return 0;
}传值调用只会影响形参的值，函数调用结束，形参销毁，实参不会改变。
因此我们学了指针后，采用传址的方法，Swap函数可写为：
void swap(int* pa, int* pb) // 传地址
{
int tmp = *pa;
*pa = *pb;
*pb = tmp;
}
int main()
{
int x = 10;
int y = 20;
swap(&x, &y);
return 0;
}通过把x和y的地址传给函数，通过解引用修改参数可以实现，但每次调用swap函数时，很容易把取地址&忘记。
所以在这里介绍一种全新的方法：传引用！！！
void swap(int& ra, int& rb) // 传引用
{
int tmp = ra;
ra = rb;
rb = tmp;
}
int main()
{
int x = 10;
int y = 20;
swap(x, y);
return 0;
}PS：传值传参的swap函数与传引用的swap函数构成函数重载，但是调用时swap(x, y)存在歧义，不知道调用传值还是传引用！！！类似于缺省参数，f()调用时也会存在歧义。
void f();
void f(int x = 1, int y = 2);2.做返回值
之前学过值作为函数返回值，返回的不是z，而是z的临时拷贝。
// 值返回，创建了一个临时变量来存放返回值
// 返回值较小时(4 or 8)，临时变量为寄存器
// 返回值较大时，在调用函数的栈帧中创建空间
int Add(int x, int y)
{
int z = 0;
z = x + y;
return z;
}
int main()
{
int ret = Add(1, 2);
cout << ret << endl;
return 0;
}当引用作为函数的返回值时，不会生成c的拷贝返回，直接返回c的引用。
int& Add(int a, int b)
{
int c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int& ret = Add(1, 2);
Add(3, 4);
cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
return 0;
}
此时存在非法访问的问题，因此Add函数结束后，c已经被销毁，在主函数中去访问c的空间，访问被销毁的空间，编译器无法检测出。
如果函数栈帧销毁，且清理空间，那么访问c的空间，会得到一个随机值，取决于编译器。
传值、传引用的效率比较
#include <time.h>
struct A
{
int arr[10000];
};
A a;
void TestFunc1(A b)
{
}
void TestFunc2(A& b)
{
}
A Test1()
{
return a;
}
A& Test2()
{
return a;
}
void TestRefAndValue()
{
// 以值作为函数参数 -- 拷贝
size_t begin1 = clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
TestFunc1(a);
size_t end1 = clock();
// 以引用作为函数参数
size_t begin2 = clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
TestFunc2(a);
size_t end2 = clock();
// 分别计算两个函数运行结束后的时间
cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;
cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;
// 以值作为返回值 -- 拷贝
size_t begin3 = clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
Test1();
size_t end3 = clock();
// 以引用作为函数返回值
size_t begin4= clock();
for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
Test2();
size_t end4 = clock();
// 分别计算两个函数运行结束后的时间
cout << "A Test1()-time:" << end3 - begin3 << endl;
cout << "A& Test2()-time:" << end4 - begin4 << endl;
}
int main()
{
TestRefAndValue();
return 0;
}输出结果为：
从结果可以发现，传值传参在返回期间，函数不会直接传递实参或者将变量本身直接返回，而是传递一份临时拷贝，因此用值作为参数的返回值，效率低于引用返回。
引用和指针的区别
1. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
2. 引用在初始化时引用一个实体后，就不能再引用其他实体，而指针可以在任何时候指向任何一个同类型实体
3. 没有NULL引用，但有NULL指针
4. 在sizeof中含义不同：引用结果为引用类型的大小，但指针始终是地址空间所占字节个数(32位平台下占4个字节)
5. 引用自加即引用的实体增加1，指针自加即指针向后偏移一个类型的大小
6. 有多级指针，但是没有多级引用
7. 访问实体方式不同，指针需要显式解引用，引用编译器自己处理
8. 引用比指针使用起来相对更安全
内联函数
内联函数的概念
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，提升程序运行的效率。
内联函数的特性
- inline是一种以空间换时间的做法，省去调用函数额开销。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。
- 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。
- 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。
C++11新特性
auto关键字
auto简介
auto是C++11引入的关键字，由auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。
注意：使用auto定义变量时必须对其进行初始化，在编译阶段编译器需要根据初始化表达式来推导auto的实际类型。因此auto并非是一种“类型”的声明，而是一个类型声明时的“占位符”，编译器在编译期会将auto替换为变量实际的类型
auto使用细则
1.auto与指针和引用结合起来使用。用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加&
int main()
{
int x = 10;
auto a = &x;
auto* b = &x;
auto& c = x;
cout << typeid(a).name() << endl;
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
return 0;
}
运行结果：
2.在同一行定义多个变量当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器实际只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。
void TestAuto()
{
auto a = 1, b = 2;
auto c = 3, d = 4.0; // 该行代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同
}auto不能推导的场景：
- auto不能作为函数的参数
- auto不能直接用来声明数组
基于范围的for循环
常规的for循环为：
for(int i = 0; i < num; ++i)
{
//...
}C++11引入了范围for循环，由冒号“ ：”分为两部分：第一部分是范围内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围
for(auto i:num)
{
//...
}使用示例：
int main()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for(auto& e : array)
e *= 2;
for(auto e : array)
cout << e << " ";
return 0;
}输出结果为：
指针空值nullptr
- 在使用nullptr表示指针空值时，不需要包含头文件，因为nullptr是C++11作为新关键字引入的。
- 在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
- 为了提高代码的健壮性，在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr。