c++介绍与入门基础（详细总结）-创新互联

以值作为参数或者返回值类型，在传参和返回期间，函数不会直接传递实参或者将变量本身直接返回，而是传递实参或者返回变量的一份临时的拷贝，因此用值作为参数或者返回值类型，效率是非常低下的，尤其是当参数或者返回值类型非常大时，效率就更低。

#includestruct A{ 
	int a[10000];
};
void TestFunc1(A a){
}

void TestFunc2(A& a){
}

void TestRefAndValue(){
	A a;    // 以值作为函数参数    
	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;
}

int main()
{
	TestRefAndValue();

	return 0;
}

传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。

#includestruct A{ int a[10000]; };

A a;// 值返回
A TestFunc1() {
	return a;
}
// 引用返回
A& TestFunc2(){
	return a;
}
void TestReturnByRefOrValue(){  
	// 以值作为函数的返回值类型    
	size_t begin1 = clock();    
	for (size_t i = 0; i< 100000; ++i)      
		TestFunc1();  
	size_t end1 = clock();
	// 以引用作为函数的返回值类型   
	size_t begin2 = clock();  
	for (size_t i = 0; i< 100000; ++i) 
		TestFunc2();   
	size_t end2 = clock();
	// 计算两个函数运算完成之后的时间   
	cout<< "TestFunc1 time:"<< end1 - begin1<< endl;  
	cout<< "TestFunc2 time:"<< end2 - begin2<< endl;
}

int main()
{
	TestReturnByRefOrValue();

	return 0;
}

在语法概念上引用就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间。

int main(){
	int a = 10; 
	int& ra = a;
	cout<< "&a = "<< &a<< endl; 
	cout<< "&ra = "<< &ra<< endl;
	return 0;
}

在语法上，他们的地址都是一样的，所以共用一块空间。但是在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的。

int main(){
	int a = 10;
	int& ra = a; 
	ra = 20;
	int* pa = &a;
	*pa = 20;
	return 0;
}

引用和指针的语法对比图：

我们来看下引用和指针的汇编代码对比：

在底层引用与指针，当变量很小的时候都是用寄存器存储的，相当于开辟一块临时变量。 

引用和指针的不同点:

1. 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。

2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求

3. 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

4. 没有NULL引用，但有NULL指针

5. 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)

6. 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

7. 有多级指针，但是没有多级引用

8. 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

9. 引用比指针使用起来相对更安全

  在c语言中，我们为了解决调用函数不开辟栈帧，我们经常会使用到宏，但是使用宏是有缺陷的，1不能调试，2没有类型安全检查，3容易写错。为了解决这些问题c++就使用内联函数。

#include#define Add(x,y) ((x)+(y))

inline int add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int main()
{
	int x = 10, y = 20;
	int ret = Add(x, y);
	int ret2 = add(x, y);

	printf("%d\n",ret);
	printf("%d\n", ret2);

	return 0;
}

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，没有函数调 用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。

如果在上述函数前增加inline关键字将其改成内联函数，在编译期间编译器会用函数体替换函数的 调用。

查看方式： 

1. 在release模式下，查看编译器生成的汇编代码中是否存在call Add

2. 在debug模式下，需要对编译器进行设置，否则不会展开(因为debug模式下，编译器默认不 会对代码进行优化，以下给出vs2013的设置方式)

1. inline是一种以空间换时间的做法，如果编译器将函数当成内联函数处理，在编译阶段，会 用函数体替换函数调用，缺陷：可能会使目标文件变大，优势：少了调用开销，提高程序运行效率。

展开会用更多的寄存器，空间就会变大，这样就会影响可执行程序的大小--安装包。

2. inline对于编译器而言只是一个建议，不同编译器关于inline实现机制可能不同，一般建议：将函数规模较小(即函数不是很长，具体没有准确的说法，取决于编译器内部实现)、不是递归、且频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性。

当函数长了之后展开会发声代码膨胀

3. 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。  

// F.h

#includeusing namespace std;

inline void f(int i);

// F.cpp

#include "F.h"

void f(int i)
{
 cout<< i<< endl;
}

// main.cpp

#include "F.h"

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

// 链接错误：main.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "void __cdecl 
f(int)" (?f@@YAXH@Z)，该符号在函数 _main 中被引用

随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，经常体现在：

1. 类型难于拼写

2. 含义不明确导致容易出错

#include#include

std::map::iterator 是一个类型，但是该类型太长了，特别容 易写错。聪明的同学可能已经想到：可以通过typedef给类型取别名，比如：  

#include #include

typedef std::mapstd::string, std::string>Map;

int main() {
 Map m{ 
           {
                 "apple", "苹果" },{ "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} 
};

使用typedef给类型取别名确实可以简化代码，但是typedef有会遇到新的难题： 在编程时，常常需要把表达式的值赋值给变量，这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的 类型。然而有时候要做到这点并非那么容易，因此C++11给auto赋予了新的含义。

在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，但遗憾的 是一直没有人去使用它，大家可思考下为什么？

C++11中，标准委员会赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一 个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。

int TestAuto()
{
 return 10;
}

int main()
{
 int a = 10;
 auto b = a;
 auto c = 'a';
 auto d = TestAuto();
 
 cout<< typeid(b).name()<< endl;
 cout<< typeid(c).name()<< endl;
 cout<< typeid(d).name()<< endl;
 
 //auto e; 无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化

 return 0;
}

【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。

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;
    *a = 20;
    *b = 30;
     c = 40;
    return 0;
}

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

}

1. auto不能作为函数的参数

// 此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导

void TestAuto(auto a)
{}

2. auto不能直接用来声明数组  

void TestAuto()
{
    int a[] = {1,2,3};
    auto b[] = {4，5，6};
}

3. 为了避免与C++98中的auto发生混淆，C++11只保留了auto作为类型指示符的用法

4. auto在实际中最常见的优势用法就是跟以后会讲到的C++11提供的新式for循环，还有

lambda表达式等进行配合使用。

在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：

void TestFor()
{
 int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
 for (int i = 0; i< sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
     array[i] *= 2;
 
 for (int* p = array; p< array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p)
     cout<< *p<< endl;
}

对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因 此C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“ ：”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。

void TestFor()
{
 int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
 for(auto& e : array)
     e *= 2;
 
 for(auto e : array)
     cout<< e<< " ";
 
 return 0;
}

注意：

与普通循环类似，可以用continue来结束本次循环，也可以用break来跳出整个循环。 

1. for循环迭代的范围必须是确定的 对于数组而言，就是数组中第一个元素和最后一个元素的范围；对于类而言，应该提供begin和end的方法，begin和end就是for循环迭代的范围。

注意：以下代码就有问题，因为for的范围不确定

void TestFor(int array[])
{
    for(auto& e : array)
        cout<< e<

2. 迭代的对象要实现++和==的操作。(关于迭代器这个问题，以后会讲，现在提一下，没办法 讲清楚，现在大家了解一下就可以了)

void TestPtr()
{
 int* p1 = NULL;
 int* p2 = 0;
 
 // ……

}

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

void f(int)
{
 cout<<"f(int)"<