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C++基础

时间：2024-08-28 17:06:35浏览次数：9  
标签：变量 int 函数 基础 C++ Books 引用 指针

指针

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    // 实际变量的声明
    int var = 20;
    // 指针变量的声明
    int *addr;
    // 在指针变量中存储 var 的地址
    addr = &var;
    cout << "var = " << var << endl;
    // 输出在指针变量中存储的地址
    cout << "地址addr = " << addr << endl;
    // 访问指针中地址的值
    cout << "地址addr中存的值 = " << *addr << endl;
}

在变量声明的时候，如果没有确切的地址可以赋值，为指针变量赋一个 NULL 值是一个良好的编程习惯。赋为 NULL 值的指针被称为空指针。NULL 指针是一个定义在标准库中的值为零的常量。

引用

引用变量是一个别名，也就是说，它是某个已存在变量的另一个名字。一旦把引用初始化为某个变量，就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。

引用很容易与指针混淆，它们之间有三个主要的不同：

  • 不存在空引用。引用必须连接到一块合法的内存。
  • 一旦引用被初始化为一个对象，就不能被指向到另一个对象。指针可以在任何时候指向到另一个对象。
  • 引用必须在创建时被初始化。指针可以在任何时间被初始化。
#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    // 声明普通的变量
    int i;

    // 声明引用变量
    int &r = i;

    i = 5;
    cout << "i = " << i << endl;
    cout << "r = " << r << endl;

    r = 6;
    cout << "r = " << r << endl;
}

引用作为参数

#include <iostream>

using namespace std;

// 函数声明
void swap(int &x, int &y);

int main() {
    // 局部变量声明
    int a = 100;
    int b = 200;

    cout << "交换前，a 的值：" << a << endl;
    cout << "交换前，b 的值：" << b << endl;

    // 调用函数来交换值
    swap(a, b);

    cout << "交换后，a 的值：" << a << endl;
    cout << "交换后，b 的值：" << b << endl;
    // 成功交换。如果把引用都换成普通变量，则会交换失败
}

// 函数定义
void swap(int &x, int &y) {
    int temp;
    temp = x;
    x = y;
    y = temp;
}

引用作为返回值

当函数返回一个引用时，则返回一个指向返回值的隐式指针。

#include <iostream>

using namespace std;

double vals[] = {10.1, 12.6, 33.1, 24.1, 50.0};

double &setValues(int i) {
    double &ref = vals[i];
    // 返回第 i 个元素的引用，ref 是一个引用变量，ref 引用 vals[i]
    return ref;
}

// 要调用上面定义函数的主函数
int main() {
    cout << "改变前的值" << endl;
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        cout << "vals[" << i << "] = ";
        cout << vals[i] << endl;
    }

    setValues(1) = 20.23;
    setValues(3) = 70.8;

    cout << "改变后的值" << endl;
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        cout << "vals[" << i << "] = ";
        cout << vals[i] << endl;
    }
    return 0;
}

当返回一个引用时，要注意被引用的对象不能超出作用域。所以返回一个对局部变量的引用是不合法的，但是，可以返回一个对静态变量的引用。

int &func() {
    int q;
    //! return q; // 在编译时发生错误
    static int x;
    return x;     // 安全，x 在函数作用域外依然是有效的
}

#include <iostream>

using namespace std;

// 返回对静态变量的引用
int &getStaticRef() {
    static int num = 5; // 静态变量
    return num;
}

int main() {
    int &ref = getStaticRef(); // 获取对静态变量的引用
    cout << "初始值：" << ref << endl;

    ref = 10; // 修改静态变量的值

    cout << "修改后的值：" << ref << endl;
    cout << "再次调用函数后的值：" << getStaticRef() << endl;

    return 0;
}

引用的优点

  1. 传递引用给函数与传递指针的效果是一样的。这时，被调函数的形参就成为原来主调函数中的实参变量或对象的一个别名来使用，所以在被调函数中对形参变量的操作就是对其相应的目标对象（在主调函数中）的操作。
  2. 使用引用传递函数的参数，在内存中并没有产生实参的副本，它是直接对实参操作；而使用一般变量传递函数的参数，当发生函数调用时，需要给形参分配存储单元，形参变量是实参变量的副本；如果传递的是对象，还将调用拷贝构造函数。因此，当参数传递的数据较大时，用引用比用一般变量传递参数的效率和所占空间都好。
  3. 使用指针作为函数的参数虽然也能达到与使用引用的效果，但是，在被调函数中同样要给形参分配存储单元，且需要重复使用*指针变量名的形式进行运算，这很容易产生错误且程序的阅读性较差；另一方面，在主调函数的调用点处，必须用变量的地址作为实参。而引用更容易使用，更清晰。

指针和引用的使用场景

  1. 需要返回函数内局部变量的内存的时候用指针。使用指针传参需要开辟内存，用完要记得释放指针，不然会内存泄漏。而返回局部变量的引用是没有意义的

    • 引用是对已经存在的变量进行别名，而不是新建一个变量。当函数返回时，函数内的局部变量会被销毁，引用指向的内存也会被释放，因此返回引用会导致悬空引用（dangling reference）的问题，即引用指向已经被释放的内存，这会导致程序崩溃或者产生不可预期的结果。
    • 指针可以通过动态内存分配（如new）来分配内存，返回指针时可以将内存的所有权转移给调用者，避免了悬空指针的问题。但是需要注意的是，如果使用指针返回局部变量的内存，调用者需要负责释放这块内存，否则会导致内存泄漏。

  2. 对栈空间大小比较敏感（比如递归）的时候使用引用。使用引用传递不需要创建临时变量，开销要更小

  3. 如果需要避免拷贝大对象或者类，提高效率，或者需要在函数内部修改函数外部变量的值，应该使用引用。

    • 指针和引用都可以用来在函数内部修改函数外部变量的值，但它们之间有一些重要的区别。使用指针时，需要在函数内部分配内存来存储指向外部变量的指针。如果在函数内部修改指针所指向的变量的值，那么这个指针就会失效，因为它指向的地址已经被释放了。这样会导致程序崩溃或产生未定义的行为。

  4. 使用引用参数的主要原因有两个：程序员能够修改调用函数中的数据对象；通过传递引用而不是整个数据对象，可以提高程序的运行速度。

    • 只使用传递过来的值，而不对值进行修改。
      • 如果数据对象很小，如内置数据类型或小型结构，使用按值传递。
      • 如果数据对象是数组，则使用指向const的指针。
      • 如果数据对象是较大的结构，则使用const指针或者const引用，以提高程序的效率。
      • 如果数据对象是类对象，则使用const引用。因此，传递类对象参数的标准方式是按引用传递。
    • 需要修改传递过来的值。
      • 如果数据对象是内置数据类型，则使用指针。
      • 如果数据对象是数组，则只能使用指针。
      • 如果数据对象是结构体。则使用指针或者引用。
      • 如果数据对象是类对象，则使用引用。

结构体

#include <iostream>
#include <cstring>

using namespace std;

void printBook(struct Books book);

// 声明一个结构体类型 Books
struct Books {
    char title[50];
    char author[50];
    char subject[100];
    int book_id;
};

int main() {
    // 定义结构体类型 Books 的变量
    Books Book1{};

    // Book1 详述
    strcpy(Book1.title, "C++ 教程");
    strcpy(Book1.author, "菜鸟");
    strcpy(Book1.subject, "编程语言");
    Book1.book_id = 12345;
    // 输出 Book1 信息
    printBook(Book1);
}

// 结构体作为函数参数
void printBook(struct Books book) {
    cout << "标题 : " << book.title << endl;
    cout << "作者 : " << book.author << endl;
    cout << "类目 : " << book.subject << endl;
    cout << "ID : " << book.book_id << endl;
}

struct Node {
    char ch;
    int value;
    string str;


    // 无参数的构造函数数组初始化时调用
    Node() : ch(), value(), str() {}

    // 有参构造
    Node(char c, int i, string s) : ch(c), value(i), str(s) {}

    // 自己写的初始化函数
    void init(char c, int i, string s) {
        this->ch = c;
        this->value = i;
        this->str = s;
    }
} N[4];

int main() {
    // 无参默认结构体构造体函数
    N[0] = {'a', 1, "haha"};
    N[1] = {'b', 2, "xixi"};
    // 有参数结构体构造函数
    N[2] = Node('c', 3, "hehe");
    // 自定义初始化函数的调用
    N[3].init('d', 4, "enen");

    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        cout << N[i].ch << " " << N[i].value << " " << N[i].str << endl;
    }
    return 0;
}

typedef 关键字

using namespace std;

// 为创建的类型取一个"别名"
typedef struct Books {
    char title[50];
    char author[50];
    char subject[100];
    int book_id;
} Books;

int main() {
    // 直接使用 Books 来定义 Books 类型的变量，而不需要使用 struct 关键字
    Books Book1, Book2;
}

容器

容器是用来存储数据的序列，它们提供了不同的存储方式和访问模式。

STL 中的容器可以分为三类：

1、序列容器：存储元素的序列，允许双向遍历。

  • vector：动态数组，支持快速随机访问。
  • deque：双端队列，支持快速插入和删除。
  • list：链表，支持快速插入和删除，但不支持随机访问。

2、关联容器：存储键值对，每个元素都有一个键（key）和一个值（value），并且通过键来组织元素。

  • set：集合，不允许重复元素。
  • multiset：多重集合，允许多个元素具有相同的键。
  • map：映射，每个键映射到一个值。
  • multimap：多重映射，允许多个键映射到相同的值。

3、无序容器（C++11 引入）：哈希表，支持快速的查找、插入和删除。

  • unordered_set：无序集合。
  • unordered_multiset：无序多重集合。
  • unordered_map：无序映射。
  • unordered_multimap：无序多重映射。

标签：变量,int,函数,基础,C++,Books,引用,指针
From： https://www.cnblogs.com/sprinining/p/18385127

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