cpp知识汇总(1) 指针vs引用、static、const

引用和指针的区别?

  1. 指针是一个实体,需要分配内存空间。引用只是变量的别名,不需要分配内存空间。
  2. 引用在定义的时候必须进行初始化,并且不能够改变。指针在定义的时候不一定要初始化,并且指向的空间可变。(注:不能有引用的值不能为NULL)
  3. 有多级指针,但是没有多级引用,只能有一级引用。
  4. 指针和引用的自增运算结果不一样。(指针是指向下一个空间,引用时引用的变量值加1)
  5. sizeof 引用得到的是所指向的变量(对象)的大小,而sizeof 指针得到的是指针本身的大小。
  6. 引用访问一个变量是直接访问,而指针访问一个变量是间接访问。
  7. 使用指针前最好做类型检查,防止野指针的出现;
  8. 引用底层是通过指针实现的;
  9. 作为参数时也不同,传指针的实质是传值,传递的值是指针的地址;传引用的实质是传地址,传递的是变量的地址。

从汇编层去解释一下引用

  1. 9:?????? ???int x = 1;
  2. 00401048? ??mov???????? dword ptr [ebp-4],1
  3. 10:????? ???int &b = x;
  4. 0040104F?? ?lea???????? eax,[ebp-4]
  5. 00401052? ??mov???????? dword ptr [ebp-8],eax

x的地址为ebp-4,b的地址为ebp-8,因为栈内的变量内存是从高往低进行分配的。所以b的地址比x的低。lea eax,[ebp-4]? 这条语句将x的地址ebp-4放入eax寄存器mov dword ptr [ebp-8],eax 这条语句将eax的值放入b的地址ebp-8中上面两条汇编的作用即:将x的地址存入变量b中,这不和将某个变量的地址存入指针变量是一样的吗?所以从汇编层次来看,的确引用是通过指针来实现的。

C++中的指针参数传递和引用参数传递

  1. 指针参数传递本质上是值传递,它所传递的是一个地址值。值传递过程中,被调函数的形式参数作为被调函数的局部变量处理,会在栈中开辟内存空间以存放由主调函数传递进来的实参值,从而形成了实参的一个副本(替身)。值传递的特点是,被调函数对形式参数的任何操作都是作为局部变量进行的,不会影响主调函数的实参变量的值(形参指针变了,实参指针不会变)。
  2. 引用参数传递过程中,被调函数的形式参数也作为局部变量在栈中开辟了内存空间,但是这时存放的是由主调函数放进来的实参变量的地址。被调函数对形参(本体)的任何操作都被处理成间接寻址,即通过栈中存放的地址访问主调函数中的实参变量(根据别名找到主调函数中的本体)。因此,被调函数对形参的任何操作都会影响主调函数中的实参变量。
  3. 引用传递和指针传递是不同的,虽然他们都是在被调函数栈空间上的一个局部变量,但是任何对于引用参数的处理都会通过一个间接寻址的方式操作到主调函数中的相关变量。而对于指针传递的参数,如果改变被调函数中的指针地址,它将应用不到主调函数的相关变量。如果想通过指针参数传递来改变主调函数中的相关变量(地址),那就得使用指向指针的指针或者指针引用。
  4. 从编译的角度来讲,程序在编译时分别将指针和引用添加到符号表上,符号表中记录的是变量名及变量所对应地址。指针变量在符号表上对应的地址值为指针变量的地址值,而引用在符号表上对应的地址值为引用对象的地址值(与实参名字不同,地址相同)。符号表生成之后就不会再改,因此指针可以改变其指向的对象(指针变量中的值可以改),而引用对象则不能修改。
  1. 值传递:有一个形参向函数所属的栈拷贝数据的过程,如果值传递的对象是类对象 ???或是大的结构体对象,将耗费一定的时间和空间。(传值)
  2. 指针传递:同样有一个形参向函数所属的栈拷贝数据的过程,但拷贝的数据是一个固定为4字节的地址。(传值,传递的是地址值)
  3. 引用传递:同样有上述的数据拷贝过程,但其是针对地址的,相当于为该数据所在的地址起了一个别名。(传地址)
  4. 效率上讲,指针传递和引用传递比值传递效率高。一般主张使用引用传递,代码逻辑上更加紧凑、清晰。

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static的用法和作用?

1.先来介绍它的第一条也是最重要的一条:隐藏。(static函数,static变量均可)

当同时编译多个文件时,所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性。

2.static的第二个作用是保持变量内容的持久。(static变量中的记忆功能和全局生存期)存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化,也是唯一的一次初始化。共有两种变量存储在静态存储区:全局变量和static变量,只不过和全局变量比起来,static可以控制变量的可见范围,说到底static还是用来隐藏的。

3.static的第三个作用是默认初始化为0(static变量)

其实全局变量也具备这一属性,因为全局变量也存储在静态数据区。在静态数据区,内存中所有的字节默认值都是0x00,某些时候这一特点可以减少程序员的工作量。

4.static的第四个作用:C++中的类成员声明static

  1. 函数体内static变量的作用范围为该函数体,不同于auto变量,该变量的内存只被分配一次,因此其值在下次调用时仍维持上次的值;??
  2. 在模块内的static全局变量可以被模块内所用函数访问,但不能被模块外其它函数访问;???
  3. 在模块内的static函数只可被这一模块内的其它函数调用,这个函数的使用范围被限制在声明它的模块内;???
  4. 在类中的static成员变量属于整个类所拥有,对类的所有对象只有一份拷贝;???
  5. 在类中的static成员函数属于整个类所拥有,这个函数不接收this指针,因而只能访问类的static成员变量。

类内:

  1. static类对象必须要在类外进行初始化,static修饰的变量先于对象存在,所以static修饰的变量要在类外初始化;
  2. 由于static修饰的类成员属于类,不属于对象,因此static类成员函数是没有this指针的,this指针是指向本对象的指针。正因为没有this指针,所以static类成员函数不能访问非static的类成员,只能访问 static修饰的类成员;
  3. static成员函数不能被virtual修饰,static成员不属于任何对象或实例,所以加上virtual没有任何实际意义;静态成员函数没有this指针,虚函数的实现是为每一个对象分配一个vptr指针,而vptr是通过this指针调用的,所以不能为virtual;虚函数的调用关系,this->vptr->ctable->virtual function

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静态变量什么时候初始化

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  1. 初始化只有一次,但是可以多次赋值,在主程序之前,编译器已经为其分配好了内存。
  2. 静态局部变量和全局变量一样,数据都存放在全局区域,所以在主程序之前,编译器已经为其分配好了内存,但在C和C++中静态局部变量的初始化节点又有点不太一样。在C中,初始化发生在代码执行之前,编译阶段分配好内存之后,就会进行初始化,所以我们看到在C语言中无法使用变量对静态局部变量进行初始化,在程序运行结束,变量所处的全局内存会被全部回收。
  3. 而在C++中,初始化时在执行相关代码时才会进行初始化,主要是由于C++引入对象后,要进行初始化必须执行相应构造函数和析构函数,在构造函数或析构函数中经常会需要进行某些程序中需要进行的特定操作,并非简单地分配内存。所以C++标准定为全局或静态对象是有首次用到时才会进行构造,并通过atexit()来管理。在程序结束,按照构造顺序反方向进行逐个析构。所以在C++中是可以使用变量对静态局部变量进行初始化的。

const?

  1. 阻止一个变量被改变,可以使用const关键字。在定义该const变量时,通常需要对它进行初始化,因为以后就没有机会再去改变它了;???
  2. 对指针来说,可以指定指针本身为const,也可以指定指针所指的数据为const,或二者同时指定为const;???
  3. 在一个函数声明中,const可以修饰形参,表明它是一个输入参数,在函数内部不能改变其值;???
  4. 对于类的成员函数,若指定其为const类型,则表明其是一个常函数,不能修改类的成员变量,类的常对象只能访问类的常成员函数;???
  5. 对于类的成员函数,有时候必须指定其返回值为const类型,以使得其返回值不为“左值”。
  6. const成员函数可以访问非const对象的非const数据成员、const数据成员,也可以访问const对象内的所有数据成员;
  7. 非const成员函数可以访问非const对象的非const数据成员、const数据成员,但不可以访问const对象的任意数据成员;
  8. 一个没有明确声明为const的成员函数被看作是将要修改对象中数据成员的函数,而且编译器不允许它为一个const对象所调用。因此const对象只能调用const成员函数。
  9. const类型变量可以通过类型转换符const_cast将const类型转换为非const类型;
  10. const类型变量必须定义的时候进行初始化,因此也导致如果类的成员变量有const类型的变量,那么该变量必须在类的初始化列表中进行初始化;
  11. 对于函数值传递的情况,因为参数传递是通过复制实参创建一个临时变量传递进函数的,函数内只能改变临时变量,但无法改变实参。则这个时候无论加不加const对实参不会产生任何影响。但是在引用或指针传递函数调用中,因为传进去的是一个引用或指针,这样函数内部可以改变引用或指针所指向的变量,这时const 才是实实在在地保护了实参所指向的变量。因为在编译阶段编译器对调用函数的选择是根据实参进行的,所以,只有引用传递和指针传递可以用是否加const来重载。一个拥有顶层const的形参无法和另一个没有顶层const的形参区分开来。

const成员函数的理解和应用?

const Stock & Stock::topval (②const Stock & s)?③const

处const:确保返回的Stock对象在以后的使用中不能被修改

处const:确保此方法不修改传递的参数 S

处const:保证此方法不修改调用它的对象,const对象只能调用const成员函数,不能调用非const函数

指针和const的用法

  1. 当const修饰指针时,由于const的位置不同,它的修饰对象会有所不同。
  2. int *const p2中const修饰p2的值,所以理解为p2的值不可以改变,即p2只能指向固定的一个变量地址,但可以通过*p2读写这个变量的值。顶层指针表示指针本身是一个常量
  3. int const *p1或者const int *p1两种情况中const修饰*p1,所以理解为*p1的值不可以改变,即不可以给*p1赋值改变p1指向变量的值,但可以通过给p赋值不同的地址改变这个指针指向。底层指针表示指针所指向的变量是一个常量。
  4. int const *const p;
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