C++入门知识（三）：引用、内联函数与 nullptr 概念详解

运行结果显示它们的地址相同，说明一个变量确实可以有多个别名。

1.2.3 引用只能引用一个实体

当一个变量被引用产生了一个新的别名，该别名只能用于这个变量，不能再去引用其他变量。

#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
    int b = 10;
    int a = 20;
    int& num1 = b;
    // int& num1 = a; // 报错，重复定义
    return 0;
}

总结：引用必须在定义时就绑定到某个变量，不能先定义后绑定。一个变量可以有多个引用，但一个引用只能绑定到一个变量，且绑定后不能再指向其他变量。

1.3 引用的使用

引用的作用主要是用在函数传参和传返回值。C 语言通过拷贝实参传入形参，数据量大时效率低且存在空指针风险。引用解决了这类问题。

场景 1：函数传参

使用引用传参可以避免拷贝，直接操作原变量。

#include<iostream>
using namespace std;
void Swap(int& x, int& y) {
    int temp = x;
    x = y;
    y = temp;
}
int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    Swap(a, b);
    return 0;
}

场景 2：链表操作

在单链表中，修改头节点通常需要使用二级指针。使用引用可以简化代码。

#include<iostream>
using namespace std;
typedef struct ListNode {
    struct ListNode* next;
    int val;
}ListNode;

void Push_elem_front(ListNode*& head_of_List, int elem) {
    // 逻辑实现
}

这里 head_of_List 是 phead 的别名，无需二级指针即可修改头节点指向。

场景 3：返回值

返回引用可以直接修改节点的值。

int& getNodeVal(ListNode* phead, int pos) {
    // 查找逻辑
    return pcur->val;
}
// 调用：getNodeVal(phead, pos) = 200;

注意：不能返回局部临时变量的引用，因为函数结束后内存会被回收，导致悬空引用。

1.4 const 引用

作用 1：防止变量被修改

int a = 10;
const int& num = a;
// num = 100; // 错误

作用 2：效率优化

传递大型结构体时使用 const 引用可避免拷贝开销。

typedef struct { int arr[1000]; } BigStruct;
void read(const BigStruct& s) {}

作用 3：隐式类型转换

double a = 3.14;
const int& b = a; // 允许隐式转换

1.5 引用和指针的关系

指针和引用各有特点，不可替代。

• 引用是别名，不开空间；指针存储地址，开空间。
• 引用必须初始化，指针建议初始化。
• 引用初始化后不可改指向，指针可以。
• 引用直接访问，指针需解引用。
• sizeof 含义不同。
• 指针易出现空指针/野指针，引用更安全。

二、inline 内联函数

被 inline 修饰的函数叫内联函数。编译时编译器会在调用处直接展开代码，不建立额外栈帧，提高效率。

#include<iostream>
using namespace std;
inline int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

内联函数是对 C 语言宏的改进，宏容易出错且难调试。inline 由编译器控制是否展开，若代码复杂或递归，编译器可能忽略 inline 建议。

注意：inline 不建议声明和定义分离到两个文件，否则会导致链接错误。

三、nullptr

NULL 是宏，在 C 和 C++ 下含义不同。C++ 中 NULL 定义为 0，可能导致函数重载歧义。

void f(int x) {}
void f(int* x) {}
int main() {
    f(0);      // 调用 f(int)
    f(NULL);   // 调用 f(int)
    f(nullptr);// 调用 f(int*)
}

nullptr 是 C++11 引入的关键字，专门用于空指针初始化，意义统一，推荐使用。