CPP Programming | Chapter 2： 从指针到引用

Chapter 2 从指针到引用

• int x= 10; 10有类型，x也有类型

• 类型表述了4种信息：

  • 存储所需的空间大小；sizeof(x)
  • 取值空间；超过限制可能溢出，例如赋值上界+1，则变为最小值；std::numeric_limits
  • 对齐信息；cash读取便利， alignof
  • 该类型可以执行的操作

• int包含4个字符（byte），一个字符8比特（bit）

• 类型描述：

  • 基本类型：C++语言中所支持的类型
    • 字符类型（char, wchar_t, char16_t,char32_t）
    • 整数类型
      • 带符号整数：short, int, long, long long
      • 无符号整数：unsigned + 带符号整数类型
      • 浮点类型：float, double, long double
    • viod
  • 复杂类型：由基本类型组合、变种所产生的类型，可能是标准库引入，或自定义类型

• 复杂类型：由基本类型组合、变种所产生的的类型，可以是标准库引入或自定义类型

• unsigned = unsigned int

• 字符-用单引号'c'

• 字符串-用双引号"Call"

• true, false全是小写！

• 字面值后加后缀改变类型：

  • 1.3（double），1.3f（float）
  • 2（int），2ULL（unsigned long long）
  • 可以自定义后缀改变字面值类型

• 定义一个变量：int x

• 声明一个变量：extern int x，x来自外部

• 缺省初始化，变量为随机值

• 初始化方式：

  • int x=10;
  • int x(10);
  • int x{10};

• 隐式类型转换：

  • 赋值中的转换 int x=1.3
  • bool和整数类型的转换

• 其他可能的隐式转换：

  • if中的转换
  • 比较大小时的转换（无符号整数与整数比大小，会都转换为无符号整数）

• 指针：int* p=&x;,int* p=nullptr;

• 特点：

  • 可指向不同的对象
  • 具有相同的尺寸（地址长度一致）
  • & 取地址操作符
  • * 解引用操作符 （访问指针中的值对应的地址，并获取相应值）

• 指针存放的是变量地址的开始位置，具体读取多长，取决于指针类型int or char

• 初始化：

  • 直接初始化：int* p=&x;
  • 拷贝初始化：int* p(&x);

• 指针不赋值，其存储内容为随机值，全局指针不赋值存储值为0

• 函数的重载，通过传入不同参数执行不同的重名函数

• 关于nullptr：

  • 类型为nullptr_t，表示空指针
  • 类似于C中的NULL，但更安全

• 空指针可转换为False，非空指针可转换为True

• void* 指针

  • 没有记录对象尺寸信息，可保存任意地址
  • 支持判等操作

• 指针的问题：

  • 指针可以为空
  • 指针地址
  • 解决方案：引用

• ``` int* ptr=&x;//表示声明指针 ptr//表示获取x的值

  - ```
    &x;//获取x的地址
    int& ref=x;//要声明一个引用，ref是x的别名，两者可以交换使用

• 引用

  • int& ref = val;
  • 是对象的别名，不能绑定字面值
  • 构造时绑定对象，在其生命周期内不能绑定其它对象（赋值操作会改变对象内容）
  • 不存在空引用，但可能存在非法引用——总的来说比指针安全
  • 属于编译期概念，在底层还是通过指针实现

• 指针的引用

  • 指针是对象，因此可以定义引用
  • int* p=&val; int* & ref=p;
  • 类型信息从右向左解析

• 常量不可修改，防止非法操作，优化程序逻辑

• ```c++ const 出现在右边：指针本身不能改变 const 出现在左边：指针指向的值不能改变

  int* const ptr = &x;//指针指向地址不可更改 // ptr = &y; 不可行

  const int* ptr = &x;//指针指向地址中的值不可更改 // *ptr = 3; 不可行

  - 顶层常量和常量指针：
  
    - ```c++
      // const int* --x--> int*
      const int x = 3;
      int* ptr = &x;//报错
  
      // int* ----> const int*
      int x = 3;
      const int* ptr = &x;//正确
  
      // const int* ----> const int*
      const int x = 3;
      const int* ptr = &x;//正确

• 常量引用：

  • const int&
  • 可读不可写
  • 主要用于函数形参
  • 可以绑定字面值

• 常量表达式（从C++11开始）

  • 编译期常量使用constexpr声明constexpr int y = 3
  • 编译器可以利用其进行优化
  • 常量表达式指针：constexpr位于*左侧，但表示指针是常量表达式constexpr const int* ptr = nullptr;

类型别名与类型的自动推导

• 可为类型引入别名，从而引入特殊的含义或便于使用

• 两种引入类型别名方式：

  • typedef int MyInt;
  • using MyInt = int;（从c++11开始）

• 使用using引入类型别名更友好

  • typedef char MyCharArr[4];
  • using MyCharArr = char[4];

• 类型别名与指针、引用的关系

  • 应将指针类型别名视为一个整体，在此基础上引入常量表示指针为常量的类型
  • 不能通过类型别名构造引用的引用

• 类型的自动推导

  • auto关键字可以根据赋值类型自动推导变量类型

  • auto会发生类型退化

  • const auto/constexpr auto 推导出的是常量/常量表达式类型

  • auto& 推导出引用类型，避免类型退化

  • decltype(exp) 返回exp表达式的类型（左值加引用）

    • ```C++ int x = 3; int* ptr = &x; //decltype(*ptr)的类型为 int&

      - ```C++
        int x = 3;
        int* ptr = &x;
      
        decltype(x) --> int // x为变量名，推导出变量类型
        decltype(*ptr) --> int& // *ptr不是变量名，推导出类型的引用
      
        decltype(3.5) --> double //3.5是右值
        decltype(*ptr) --> int& //*ptr是左值
        decltype(ptr) --> int* //ptr是变量名称
        //右值返回原类型，左值返回类型加引用

  • decltype(val) 返回val的类型，不会产生退化

  • auto&虽然也不退化，但会产生引用，decltype(val) 不退化，不加引用，更方便；

  • decltype(exp)，如果exp是表达式，左值加引用；如果是名称（val）返回val类型；

  • decltype(auto) C++14开始使用，不退化，于decltype(auto) x = 3.5+15l 等效于decltype(3.5 + 15l) x = 3.5+15l

  • concept auto C++20开始支持，表示一系列类型，可以限制推导的过程

  •   std::integral auto y = 3.5;//语句无法执行，因为整数相关的类型都无法表示3.5
      std::integral auto y = 3.5;//正确

域与对象的生命周期

• 全局域 gloval scope，程序最外围的域，定义全局变量

• 块域 block scope，大括号涵盖的区域