c++（入门）

1. 引用

引用的定义

引用是另一个变量的别名，它在声明时必须被初始化，并且一旦初始化后，它就始终引用那个变量。

引用的语法

引用的声明方式是在变量名前加上&符号。

引用的特点

引用必须在声明时初始化。
引用一旦初始化后，就不能再引用其他变量。
引用不是独立的变量，它和它引用的变量实质上是同一个变量。（底层上是指向同一个变量的指针）

引用的使用场景

作为函数参数，实现参数的按引用传递，允许函数直接修改传入的参数。
用于简化复杂对象的操作。

基本引用

int main() {
    int a = 10;
    int &ref = a; // ref是a的引用

    ref = 20; // 通过引用修改a的值
    std::cout << a << std::endl; // 输出20，因为a的值被ref修改了

    return 0;
}

引用作为函数参数

void swap(int &x, int &y) {
    int temp = x;
    x = y;
    y = temp;
}

int main() {
    int a = 10, b = 20;
    swap(a, b); // 交换a和b的值
    std::cout << "a: " << a << ", b: " << b << std::endl; // 输出 a: 20, b: 10

    return 0;
}

引用返回局部变量

需要注意的是，返回局部变量的引用是不安全的，因为局部变量在函数返回后其生命周期就结束了。

int &getValue() {
    static int value = 10; // 使用静态变量来保证生命周期
    return value;
}

int main() {
    int &ref = getValue(); // 获取引用
    ref = 20; // 修改引用
    std::cout << getValue() << std::endl; // 输出20，因为value被修改了

    return 0;
}

由于value是静态变量，它的生命周期不会在getValue函数调用结束后结束，因此返回它的引用是安全的。如果value不是静态变量，那么返回它的引用将导致未定义行为。

2. 内联函数

内联函数的定义

内联函数是一种特殊的函数，它在编译时会在每个调用点处展开函数体，从而避免了函数调用的开销。但是，是否真正内联由编译器决定。

内联函数的语法

在C++中，内联函数通过在函数定义前加上inline关键字来声明。

内联函数的特点

内联函数通常用于频繁调用且函数体较小的场合。
内联函数可以节省函数调用的开销，但可能会增加编译后的代码大小。
内联函数对于编译器来说只是一个建议，编译器可能会忽略这个建议。

使用内联函数的注意事项

不要将过于复杂的函数声明为内联，因为这将导致代码膨胀。
构造函数和析构函数通常不应该声明为内联，除非它们非常简单。

inline int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int result = add(3, 4); // 在这里，编译器可能会将add函数体展开
    std::cout << "Result: " << result << std::endl; // 输出 Result: 7

    return 0;
}

add函数被声明为内联。当编译器编译main函数时，它可能会将add(3, 4)替换为3 + 4，这样就避免了函数调用的开销。

需要注意的是，内联函数的定义应该放在头文件中，因为内联函数需要在每个调用点展开，所以编译器需要在每个包含该头文件的源文件中看到函数的定义。如果内联函数的定义放在源文件中，可能会导致链接错误。

3. auto关键字(C++11)

auto的自动推导类型

auto关键字告诉编译器自动推导变量的类型。
这使得代码更加简洁，尤其是在处理复杂类型或长类型名称时。
auto可以用于声明变量、函数返回类型、lambda表达式的参数等。

auto var = value; // 编译器会根据value的类型自动推导var的类型

使用auto时，应确保类型推导的结果是清晰和预期的，避免不必要的混淆。不能用于函数参数的类型推导，因为函数参数需要在函数声明时就确定类型。

4. 基于范围的for循环(C++11)

基本语法

for (declaration : expression) {
    // 循环体
}

expression是你要遍历的序列（如数组、容器等），而declaration用于在每次迭代中声明一个变量，该变量将被初始化为序列中的下一个元素。

遍历数组

int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
for (int i : arr) {
    std::cout << i << std::endl; // 输出数组中的每个元素
}

遍历容器

std::vector<double> vec = {1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5};
for (double val : vec) {
    std::cout << val << std::endl; // 输出vector中的每个元素
}

遍历字符串

std::string str = "Hello, World!";
for (char ch : str) {
    std::cout << ch; // 输出字符串中的每个字符
}
std::cout << std::endl;

在基于范围的for循环中，如果你需要修改元素的值，你应该使用引用（如int&或auto&）来避免不必要的复制。如果你不希望修改元素，可以使用常量引用（如const int&或const auto&）。如果元素类型是一个类类型，并且没有定义移动构造函数或移动赋值运算符，使用引用可以避免调用复制构造函数或复制赋值运算符，从而提高性能。

5. 指针空值---nullptr(C++11)

在C++11标准中，nullptr关键字被引入作为新的空指针常量。在此之前，C++程序通常使用NULL或0来表示空指针。然而，这两种方法都有其缺点：

NULL在C++中被定义为整数0，但在某些情况下可能会导致类型不匹配的问题，尤其是当重载函数同时接受整数和指针参数时。
直接使用数字0同样存在类型不匹配的问题，并且代码的可读性较差。

nullptr的引入解决了这些问题，它是一个特殊的字面量，类型为std::nullptr_t，它可以被隐式转换为任何指针类型或成员指针类型，但不能被转换为任何整数类型。

int* ptr = nullptr;       // 正确：nullptr可以赋值给整型指针
double* dptr = nullptr;   // 正确：nullptr可以赋值给双精度浮点型指针
void func(int*) {}
void func(int) {}

func(nullptr);            // 调用func(int*)，而不是func(int)

class MyClass {
public:
    void memberFunc(int*) {}
};

MyClass obj;
obj.memberFunc(nullptr);   // 正确：nullptr可以传递给成员函数的指针参数