一、左值引用(reference)
如果想要实现两个数据的交换,值传递不能交换实参,地址传递可以交换实参,会额外开辟空间
【1】概念
- 引用其实就是给变量起了一个别名,孙悟空(齐天大圣)
- C++对C的一个最重要的扩充
【2】定义
数据类型 &引用名=目标名;引用的注意事项:
1、引用必须初始化
2、引用不能引用空
3、一个目标可以有多个引用用
4、引用还能作为其他引用的目标
&的用法:
- 取地址
- 按位与
- &&逻辑与
- &前面有数据类型表示定义引用
区分&的含义:
- 如果&前面有数据类型,说明表示定义引用
- 如果&前面没有数据类型,且为一个单目运算,就表示取变量的地址
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int a = 100;int &ra = a; //定义了变量a的引用racout << &a << endl;cout << "&ra=" << &ra << endl;int &rb = a;int &rra = ra;cout << &rra << endl;cout << &rb << endl;return 0;
}
思考:引用可不可以更改目标?不能更改目标
【3】引用基本使用
- 引用必须有目标
- 引用的目标一旦指定,不能更改
- 修改引用的值,实际上就是在修改目标的值
- 一个目标可以有多个引用
【4】引用作为函数的形参
由于引用和目标占用同一块空间,在作为参数传递时,不会开辟新的空间,并且传引用实际上就是传变量的空间,所以也没有值传递和地址传递的区别。
#include <iostream>
using namespace std;void swap(int &n1,int &n2)
//引用作为函数的形参,传递实参本身到函数中
{int temp;temp = n1;n1 = n2;n2 = temp;
}
int main()
{int a=90,b=80;cout << "a=" << a << endl;cout << "b=" << b << endl;
// int &p = a;
// int &q = b;swap(a,b); //调用结束后,实参会发生交换cout << "调用后" << endl;cout << "a=" << a << endl;cout << "b=" << b << endl;return 0;
}
练习:尝试实现,冒泡排序,要求:引用作为函数的形参。
#include <iostream>using namespace std;
void fun(int (&s)[5])
{int i=1,j=0,temp;for(i=1;i<5;i++){for (j=0;j<5-i;j++){if(s[j]>s[j+1]){temp = s[j];s[j] = s[j+1];s[j+1] = temp;}}}
}
int main()
{int arr[5]={2,9,7,1,6};int a;int &ra = a;int (&pa)[5] = arr;cout << sizeof(arr) << endl;cout << sizeof(pa) << endl;return 0;
}
【5】引用作为函数的返回值
① 引用作为函数的返回值,结果是一个左值,所以引用作为函数的返回值可以被赋值。
② 引用作为函数的返回值,可以返回的内容:
- 全局变量的引用
- 静态局部变量的引用
- 堆区申请的空间
- 实参传递过来的引用
③ 其实就是返回,生命周期长的变量的引用。
#include <iostream>
using namespace std;//函数的返回值和形参皆为引用
int &fun(int &a,int &b)
{a = a+b;return a;
}
int fun1(int a,int b)
{a = a+b;return a;
}
int main()
{int nu1 = 100,nu2=7;fun(nu1,nu2)=90; //<===>nu1=90cout << "nu1=" << nu1 << endl;cout << "nu2=" << nu2 << endl;//cout << ret << endl;return 0;
}
5.1 左值是什么?
=:赋值运算符
左值 = 右值;
左值:既可以作为左值也可以作为右值
右值:只能作为右值
- int a = 8;
- 8 = 9; ----->错误的,
- int b = a; ----->左值可以作为右值
- b = 5+4; //5+4的结果是一个临时值
常见的右值:const修饰的,常量,临时值(计算的结果、函数的基本数据类型的返回)
常见的左值:变量,可以取地址,
【6】常引用(const)
常引用就是为了保护目标,不能通过引用被修改
- 常引用可以引用常变量,也可以引用非常变量
- 不能通过引用去修改目标的值,仍然可以通过目标本身修改
- 常用于函数传参,如果形参是一个常引用,在函数内部不能通过常引用修改原来的目标
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int num1 = 90;const int &ra = num1; //定义了一个常引用ra,目标是非常变量num1num1 = 8;//ra = 70;const int num2 = 0;const int &rb = num2; //定义了一个常引用rb,目标是常变量num2//既不能通过引用修改num2,也不能通过目标num2修改自身的值 return 0;
}
【7】结构体中的引用成员
由于引用必须初始化,所以结构体中如果有引用成员,需要先初始化。
#include <iostream>
using namespace std;struct Stu
{string name;int &age;
};int main()
{int x = 18;//定义一个结构体变量s1,由于Stu中有引用成员,所以结构体变量必须初始化struct Stu s1={"zhangsan",x};cout << s1.name << endl;cout << s1.age << endl;return 0;
}
【8】引用和指针的区别(笔试题)
- 引用必须初始化,指针可以不初始化(野指针),指针可以指向NULL,引用不能为空,引用一定有明确的目标
- 指针可以修改指向,引用一旦指定目标,不能再修改
- 指针在使用前,需要做合理性检查,但是引用不需要
- 指针会另外开辟空间,但是引用不开辟空间,和目标使用同一片空间
- 指针的大小是8byte/4Byte,引用的大小和目标的大小一致
- 有多级指针,没有多级引用
- 有指针数组,但是没有引用数组
二、C++中的动态内存分配
- new/delete属于C++中的关键字
- malloc/free是C中的库函数
【1】new
i)使用new申请单个内存空间
数据类型 *指针名 = new 数据类型;
new的结果,就是一个对应数据类型的指针,不需要强转#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;int main()
{int a = 100;int *p = (int *)malloc(sizeof(int)); //使用malloc申请了堆区的4Byte的空间cout << *p << endl; //随机值//------------------使用new申请空间-----------------int *p1 = new int; //使用new申请了堆区的一个int大小的空间cout << p1 << endl;*p1 = 90;cout << *p1 << endl;int *p2 = new int(45); //使用new在堆区申请了一个int类型的控制,并赋初始值为45cout << *p2 << endl;return 0;
}
ii)使用new申请连续的内存空间
1、只申请空间,不进行初始化操作
数据类型 *指针名 = new 数据类型[个数]
2、申请空间,并初始化
数据类型 *指针名 = new 数据类型[个数]{初始值}#include <iostream>
using namespace std;int main()
{//使用new申请连续的空间int *p = new int[5]; //在堆区申请了5个int的空间cout << p << endl;cout << p+1 << endl;cout << p+2 << endl;cout << p+3 << endl;cout << p+4 << endl;for (int i=0;i<5;i++){cout << p[i] << endl; //随机值}//申请连续的空间并初始化int *p2 = new int[5]{1,2,3,4,5};for (int i=0;i<5;i++){cout << p2[i] << endl; //1,2,3,4,5}return 0;
}
【2】delete
1、delete释放单个空间
delete 指针名; ---->delete p
2、delete释放连续空间
delete []指针名; ---->delete []p
[]内不能写任何内容,只做引导delete释放多个空间使用#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;int main()
{
//------------------使用new申请空间-----------------int *p1 = new int; //使用new申请了堆区的一个int大小的空间cout << p1 << endl;*p1 = 90;cout << *p1 << endl;delete p1;p1 = nullptr; //和NULL是一样的效果int *p2 = new int(45); //使用new在堆区申请了一个int类型的控制,并赋初始值为45cout << *p2 << endl;int *p3 = new int[5]{1,2,3,4,5};delete []p3; //释放连续空间时,需要加[]p3 = nullptr;return 0;
}
1)C++提供new/delete为什么不适用malloc/free
new和delete在申请和释放类对象空间是,new会自动调用构造函数,delete会自动调用析构函数,但是malloc/free不会。
【3】new/delete和malloc/free的区别(笔试题)
- new/delete是C++中的关键字,malloc和free是C中的库函数;
- new/delete会自动调用构造和析构函数;
- new申请空间时以数据类型为单位,malloc以字节大小为单位;
- new在申请空间的同时可以初始化,malloc不行;
- free在释放空间时,不需要考虑连续空间的问题,但是delete在释放连续空间时,需要手动加 [ ],delete [ ] 指针名。
三、C++中的函数
【1】函数重载(overload)
i)概念
- 函数重载,是实现静态多态的一种方式,能够实现“一名多用”
- 解决了,针对同一功能的函数,由于参数的不同,需要定义为不同名字的函数。
ii)函数重载的要求
- 函数名相同
- 形参不同(个数不同、类型不同)
- 在同一作用域下
iii)函数重载的代码
函数重载后,文件中会存在多个同名不同参的函数,编译器会根据调用时的实参去匹配参数类型,再来决定调用哪一个函数。
g++ -S test.cpp -o test.s ----->可以通过查看汇编文件看到现象
#include <iostream>
using namespace std;
//实现函数重载//整型变量的加法函数
int add(int num1,int num2) //addii
{return num1+num2;
}//字符型变量的加法函数
char add(char num1,char num2) //addcc
{return num1+num2;
}//浮点型变量的加法函数
float add(float num1,float num2) //addff
{return num1+num2;
}
int main()
{int a=55,b=9;char num1 = 90,num2 = 7;float n1 = 9.0,n2 = 3.14;cout << add(a,b) << endl;cout << add(n1,n2) << endl;cout << add(num1,num2) << endl;return 0;
}
【2】函数参数的默认值
- C语言中,函数形参的值只能通过实参传递过去,
- C++中,函数的形式参数,支持默认值,如果实参传值就使用实参的值,如果实参没有传值,就使用默认值
函数传参时,参数初始化的顺序是靠左原则,所以默认参数的设置是靠右原则
如果函数的某一个形参有默认值,说明该参数右侧的所有参数都是有默认值的
使用的注意事项:
- 默认参数需要遵循靠右原则;
- 在没有实参传值过来时,才使用默认参数;
- 如果函数有默认参数,默认参数只能在函数声明中出现。
#include <iostream>
using namespace std;int add(int num1,int num2,int num3=9);
int main()
{int ret = add(3,5);cout << ret << endl;return 0;
}int add(int num1,int num2,int num3)
{return num1+num2+num3;
}
【3】当函数重载和默认参数同时出现
如果重载的函数,和省略了默认参数后的函数的参数个数一致,
调用时会造成混乱
尽量避免,函数重载和函数的默认参数同时出现
#include <iostream>using namespace std;
int add(int num1,int num2,int num3=9);
//int add(int num1,int num2)
//{
// return num1+num2;
//}
int main()
{int ret = add(3,5);cout << ret << endl;return 0;
}int add(int num1,int num2,int num3)
{return num1+num2+num3;
}
【4】哑元
哑元指的是,在形参列表中,只有参数类型,没有实际意义的参数,调用时也需要传参数,但是函数不能获取到该参数。
哑元的使用场景:
- 使用场景一:如果在大型的工程中,对某些功能的代码进行更新,为了保证对前面版本的兼容,设置某些参数为哑元,目的能够让前面的代码继续正常使用。
- 使用场合二:自增自减运算符的重载(后面讲)
#include <iostream>
using namespace std;int add(int num1,int num2,int);
int main()
{int ret = add(3,5,1);add(1,2,3);add(4,5,6);add(4,5,6);add(4,5,6);add(4,5,6);cout << ret << endl;return 0;
}//add函数的,第三个参数是一个哑元
int add(int num1,int num2,int)
{return num1+num2;
}
【5】内联函数(inline)
- 内联函数指的是,在函数调用前的位置,将该函数展开
- 内联函数的优点:简化调用的过程,提高运行的效率
- 内联函数的缺点:造成主调函数内的代码膨胀(代码量过大)
内联函数的要求:
- 在函数多次调用的时候,建议定义为内联函数
- 函数体比较小(函数体在5行以内)
inline的作用:
- inline修饰函数,表示建议编译器,把该函数在调用前展开;
- 是否被定义为内联函数,是由编译器决定的,如果编译器认为某些函数,需要定义为内联函数,即使函数没有使用inline修饰,也会在调用前展开。
格式:
inline 函数头; #include <iostream>using namespace std;
int add(int num1,int num2,int);
int main()
{int ret = add(3,5,1);add(1,2,3);add(4,5,6);add(4,5,6);add(4,5,6);add(4,5,6);cout << ret << endl;return 0;
}//add函数的,第三个参数是一个哑元
inline int add(int num1,int num2,int)
{cout << num1 << endl;cout << num1 << endl;cout << num1 << endl;cout << num1 << endl;cout << num1 << endl;cout << num1 << endl;return num1+num2;
}
四、C++中的结构体
【1】定义和C中的区别
- C++中的结构体,可以定义函数;
- C++中的结构体,可以给结构体成员初始化;
- C++中的结构体,在定义结构体变量时,可以加struct也可以不加struct;
- C++中的结构体,有访问权限;
- C++中的结构体,允许被继承;
- C++中的结构体,允许在结构体内嵌套另一个结构体定义的,C语言中,结构体内,只允许嵌套另一个结构体变量。
#include <iostream>using namespace std;struct Stu
{//public//privatestring name;void fun(); //在结构体内声明函数void set_age(int a) //给结构体中的私有成员赋值,私有成员可以通过结构体内的公有函数访问{age = a;}
private:int age=18;
};//结构体外定义函数
void Stu::fun()
{cout << name << endl;cout << age << endl;
}
int main()
{Stu s1;s1.name = "zhangsan";s1.set_age(1000);s1.fun();return 0;
}
练习:
1、定义一个学生的结构体,包含学生的姓名,年龄,成绩,性别,学生的成绩,姓名,定义为私有权限;定义一个学生类型的结构体变量,设置公有函数用于给学生的成绩和名字进行赋值,(结构体中的函数:结构体中声明,结构体外定义)
【2】结构体的大小
结构体对齐的原则:
- 第一个元素,直接存;
- 从第二个元素起,每一个元素都要在其本身偏移量的整数倍上,结构体的大小,是结构中最大对齐量的整数倍。
自身偏移量=自身的大小
五、作业:
5.1 整理思维导图
5.2 定义一个学生的结构体
定义一个学生的结构体,包含学生的姓名,年龄,成绩,性别,学生的成绩,姓名,定义为私有权限;定义一个学生类型的结构体变量,设置公有函数用于给学生的成绩和名字进行赋值,(结构体中的函数:结构体中声明,结构体外定义)
#include <iostream>using namespace std;
struct Stu
{int age=18;char sex;void func(); //函数在结构体内声明void Msg(string &s,float &sco) //设置共有函数,用于给学生的成绩和姓名进行赋值{name = s;score = sco;}
private: //设置私有权限string name;float score;
};void Stu::func() //函数在结构体外定义,用于输出值
{cout << "name =" << name << endl;cout << "age = " << age << endl;cout << "sex = " << sex << endl;cout << "score = " << score << endl;
}int main()
{Stu stu; //定义Stu类型的stu结构体string s = "xyt"; //姓名stu.age = 18; //年龄stu.sex='W'; //性别float sco = 99; //成绩stu.Msg(s,sco); //将姓名和成绩的值传递给函数stu.func();return 0;
}
5.3 整理课上结构体的代码,重点理解,函数的结构体内声明,结构体外定义,以及对于私有的age,给age提供了一个公有的函数设置age的值