前言：

繼命名空間、缺省參數(shù)等基礎(chǔ)內(nèi)容之后，本篇主要講述三個(gè)核心特性：引用、內(nèi)聯(lián)函數(shù)與 nullptr。它們是簡(jiǎn)化代碼結(jié)構(gòu)、優(yōu)化程序性能的重要手段，也是不能輕易理解的知識(shí)點(diǎn)，尤其是引用。如何正確使用引用避免權(quán)限問(wèn)題？?jī)?nèi)聯(lián)函數(shù)的適用場(chǎng)景是什么？為何推薦用 nullptr 替代 NULL？帶著這些疑問(wèn)，本文徹徹底底幫你弄清楚這些概念。

一、 引用

1. 引用基礎(chǔ)

概念：給已有的變量“新名字”（別名）

使用：類型&引?別名=引?對(duì)象;

案例：在需要傳指針的地方，可以用引用代替，不需要調(diào)用該指針，讓形參就叫別名，改變形參就是改變實(shí)參

特性：

• 引用在定義的時(shí)候必須初始化
• 一個(gè)變量可以有多個(gè)引用
• 引用一旦引用一個(gè)實(shí)體，再不能引用其他實(shí)體

int a = 10;
int& ra; // 編譯報(bào)錯(cuò)：“ra”: 必須初始化引? 
 
int& b = a;
int c = 20;
// 這?并?讓b引?c，因?yàn)镃++引?不能改變指向， 
// 這?是?個(gè)賦值 

主要應(yīng)用：

• 函數(shù)參數(shù)傳遞
• 函數(shù)返回值

引用返回值能不能隨便用？

2. 引用返回注意事項(xiàng)：

int& func()
{
int a = 0;
return a;//錯(cuò)的:a是局部的，返回時(shí)候已經(jīng)銷毀，類似野指針
}

int& func1(int& ra)
{
ra = 3
return ra;//對(duì)的:ra是外部傳入的引用，出函數(shù)依舊存在
}

3.const引用規(guī)則：

權(quán)限可縮小不可放大，僅限制引用本身的訪問(wèn)權(quán)限

int main()
{
const int a = 0;
int& ra = a;//錯(cuò)的
const int& ra = a;//對(duì)的
//權(quán)限放大

//注意分辨：
const int a = 0;
int ra = a;//這是可以的，不是權(quán)限放大

int b = 0;
const int& rb = b;//對(duì)的 
//權(quán)限縮小
//這個(gè)地方?jīng)]有縮小b的權(quán)限，b依舊能該改變
b++;//對(duì)
rb++;//錯(cuò)
//類比：公共場(chǎng)合，添加一個(gè)身份，做不了一些事情（權(quán)限縮小）

int& rc = 30;//錯(cuò)
const int& rc = 30;//對(duì)
//const引用可以給常量取別名，單純的引用不可以

//編譯器需要?個(gè)空間暫存表達(dá)式的求值結(jié)果（中間值）時(shí)臨時(shí)創(chuàng)建的?個(gè)未命名的對(duì)象
int rd = (a+b);//可以對(duì)臨時(shí)對(duì)象賦值
int& rd = (a+b);//不可以對(duì)臨時(shí)對(duì)象單純引用（沒(méi)法修改）
const int& rd = (a+b);//可以用const引用（不修改）

double d = 12.34;
int i = d;//是隱式類型轉(zhuǎn)換，這個(gè)過(guò)程有臨時(shí)對(duì)象
int& i = d;//不可以
const int& i = d;//可以

//下面介紹一個(gè)很好用的東西
//函數(shù)模板，T可以是任意類型
template <class T>
void func(T val)
{
//注意看這里傳入的T是任意類型
//所以程序員對(duì)它進(jìn)行一個(gè)引用（&T val）（防止傳入的值太大拷貝成本高）
//這里傳常量/臨時(shí)對(duì)象/帶有類型轉(zhuǎn)換可以嗎？不行
//最終：const &T val,這樣子就什么都能傳
// 使用const引用可接收：
        // 1. 普通變量
        // 2. 常量
        // 3. 臨時(shí)對(duì)象
        // 4. 類型轉(zhuǎn)換結(jié)果
        // 類似void*的通用性
}
return 0;
}

4. 指針和引用的關(guān)系與區(qū)別

1. 引用不額外開(kāi)空間，指針是開(kāi)一個(gè)空間來(lái)存儲(chǔ)地址
2. 引用使用必須初始化，指針不是必須要求的
3. 引用只能初始化一次，不能更改，指針可以更改指向?qū)ο?/li>
4. 引用可以直接訪問(wèn)對(duì)象（別名），指針需要解引用。
5. sizeof（）引用返回的是引用類型的大小，而指針則根據(jù)操作系統(tǒng)不一樣大小不一樣
6. 指針有野指針和空指針的問(wèn)題，引用很少有

int* ptr = nullptr;
int& rptr = *ptr;
rptr++;

二、inline 和 宏函數(shù)

1. 宏函數(shù)

1. 在C語(yǔ)言里有通過(guò)#define定義的宏函數(shù)，為了防止，宏函數(shù)的使用往往小心翼翼，要加很多層括號(hào)
2. 本質(zhì)：預(yù)編譯階段的文本替換，不是真正的函數(shù)調(diào)用。
3. 目的：在避免函數(shù)調(diào)用棧幀開(kāi)銷的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用（比普通函數(shù)更輕量，比內(nèi)聯(lián)函數(shù)更「強(qiáng)制」替換）。
4. 展示:

//正確
#define ADD(a,b) ((a)+(b))
int main()
{
	int add = ADD(3,2);
	return 0;
}

//錯(cuò)誤加分號(hào)
#define ADD(a,b) ((a)+(b));
int main()
{
	if (ADD(3, 2) > 0)
	{
		//執(zhí)行某操作
	}
	return 0;
}

#define ADD(a,b) (a+b)
//錯(cuò)誤不加內(nèi)層括號(hào)
int main()
{
	int add = ADD(1 ^ 1, 2 ^ 2);
	//替換以后 =》1^(1+2)^2
	return;
}

#define ADD(a,b) (a)+(b);
//錯(cuò)誤外層無(wú)括號(hào)
int main()
{
	int add = ADD(3,2) * ADD(3,2);
	//替換以后 =》3+(2*3)+2
	return 0;
}

以上是宏函數(shù)的使用

2. inline（內(nèi)聯(lián)函數(shù)）

上面宏函數(shù)都二條提到了內(nèi)聯(lián)函數(shù)，inline是一個(gè)關(guān)鍵字，他所修飾的函數(shù)稱之為內(nèi)聯(lián)函數(shù)，上文提到宏函數(shù)是為減少函數(shù)棧幀的開(kāi)銷，inline也有這個(gè)作用

• 內(nèi)聯(lián)函數(shù)有什么用？
  內(nèi)聯(lián)函數(shù)是一個(gè)類似”宏函數(shù)“的 函數(shù) ，不同于宏函數(shù)，內(nèi)聯(lián)函數(shù)是在函數(shù)內(nèi)部計(jì)算以后返回值，有的朋友要說(shuō)：函數(shù)不都這樣嗎？其實(shí)不然，內(nèi)聯(lián)函數(shù)的本質(zhì)是把函數(shù)的獨(dú)立棧幀省略掉，直接使用調(diào)用者的棧幀。
  這里插入棧幀的概念：

棧幀（也叫「活動(dòng)記錄」）是程序運(yùn)行時(shí)，棧內(nèi)存中為單個(gè)函數(shù)調(diào)用分配的一塊獨(dú)立內(nèi)存區(qū)域，用于存儲(chǔ)該函數(shù)的：

• 局部變量
• 函數(shù)參數(shù)
• 返回地址（函數(shù)執(zhí)行完后要回到調(diào)用者的哪一行代碼）
• ?；罚‥BP/RBP 寄存器，用于定位棧幀內(nèi)的變量）
• 臨時(shí)數(shù)據(jù)（比如表達(dá)式計(jì)算的中間結(jié)果）
• 程序的調(diào)用棧（Call Stack）就是由多個(gè)嵌套的棧幀組成的，比如 main() 調(diào)用 funcA()，funcA() 又調(diào)用 funcB()，棧中會(huì)依次壓入：main 棧幀 → funcA 棧幀 → funcB 棧幀（棧頂）。

比如說(shuō)：在main函數(shù)中調(diào)用一個(gè)inline int add（）的函數(shù)，如果去掉inline，他會(huì)創(chuàng)建棧幀；而加上inline變?yōu)閮?nèi)聯(lián)函數(shù)以后就在main函數(shù)的棧幀上創(chuàng)建自己的棧幀，省去了跳轉(zhuǎn)等操作，簡(jiǎn)單了許多

當(dāng)函數(shù) A 調(diào)用函數(shù) B 時(shí)：

• 函數(shù) A 是「調(diào)用者（Caller）」，它的棧幀就是「調(diào)用者的棧幀」；
• 函數(shù) B 是「被調(diào)用者（Callee）」，它的棧幀就是「被調(diào)用者的棧幀」。
  「調(diào)用者的棧幀」就是發(fā)起調(diào)用的那個(gè)函數(shù)在棧上的內(nèi)存區(qū)域，在函數(shù)調(diào)用過(guò)程中，它會(huì)暫時(shí)被「被調(diào)用者的棧幀」覆蓋（棧頂偏移），但調(diào)用結(jié)束后，CPU 會(huì)回到調(diào)用者的棧幀繼續(xù)執(zhí)行。

那內(nèi)聯(lián)函數(shù)好處這么多，能不能所有函數(shù)都直接前面加inline使其變成內(nèi)聯(lián)函數(shù)呢？

答案是 不可以 ，因?yàn)閮?nèi)聯(lián)函數(shù)還是在調(diào)用者的內(nèi)部把函數(shù)展開(kāi)了，有點(diǎn)類似與你沒(méi)有使用函數(shù)，而是直接給函數(shù)內(nèi)部的代碼 粘貼 到了原函數(shù)處，這大大增加了可執(zhí)行文件的內(nèi)存占用量。

除此之外，內(nèi)聯(lián)函數(shù)還有很重要的一個(gè)缺點(diǎn)：聲明和定義不能分離在兩個(gè)文件中，會(huì)導(dǎo)致鏈接失敗。
值得注意的一點(diǎn)是，在有些編譯器（如vs2022）中，并非程序員添加inline他就變成了內(nèi)聯(lián)函數(shù)，這得編譯器的心情（其實(shí)就是debug下，編譯器會(huì)識(shí)別內(nèi)聯(lián)函數(shù)的代碼量，如果代碼量很大，就不會(huì)展開(kāi)函數(shù)，而是作為一般函數(shù)調(diào)用）

如果想要調(diào)試的話，按照下方的操作可以在debug模式下調(diào)試：

• 菜單欄 - 項(xiàng)目 - 屬性

  

  

三、 nullptr

NULL實(shí)際是?個(gè)宏，在傳統(tǒng)的C頭?件(stddef.h)中，可以看到如下代碼：

#ifndef NULL
 	#ifdef __cplusplus
 		#define NULL 0
 	#else
 		#define NULL ((void *)0)
 	#endif
#endif

• 也就是說(shuō)，在C++里面NULL，被定義為了0，是一個(gè)int類型。
• C++11中引?nullptr，nullptr是?個(gè)特殊的關(guān)鍵字，nullptr是?種特殊類型的字?量，它可以轉(zhuǎn)換成任意其他類型的指針類型。使?nullptr定義空指針可以避免類型轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，因?yàn)?code>nullptr只能被隱式地轉(zhuǎn)換為指針類型，?不能被轉(zhuǎn)換為整數(shù)類型。

從此以后，C++里面的空指針使用nullptr，不使用NULL。

總結(jié) 

到此這篇關(guān)于C++引用、內(nèi)聯(lián)函數(shù)與nullptr的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++引用、內(nèi)聯(lián)函數(shù)與nullptr內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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