引用——C++

文章目录

引用的定义：

引用不是新定义一个变量，而是给已存在变量取了一个别名，编译器不会为引用变量开辟内存空间，它和它引用的变量共用同一块内存空间

模板：

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体

voidtest1(){int a =1;int& ra = a;
    ra =2;char b ='b';char& rb = b;
    rb ='c';//错误例子:引用类型必须和引用实体类型一致//short c = 3;//int& rc = c;//rc = 4;
    cout << a <<' '<< b << endl;}

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

引用特性

1. 引用必须初始化
2. 一个变量可以有多个引用
3. 引用一旦引用一个实体，则不能在引用其他的实体

voidtest2(){int a =10;//int& ra;//未初始化，会报错int& ra = a;int& rra = a;int& rrra = rra;printf("%p %p %p %p",&a,&ra,&rra,&rrra);}

常引用

引用不但可以引用变量，还可以引用常数，不过需要

const

修饰，限定一下引用的权限

voidtest3(){constint a =10;constint& ra = a;constint& b =10;double d =12.34;constint& rd = d;//在进行类型转化的时候会创建一个临时变量来存储d，//这个临时变量拥有常属性，可认为是一个常量，所以需要用const修饰的引用来引用这个常量//相当于const int& rd = 12.34;}

引用的权限可以缩小可以平移但不能放大：

引用可以用const修饰来缩小权限，比如把用const修饰的引用来引用一个变量；但不能用没有const修饰的引用来引用常量，这样权限会放大，是不被允许的

voidtest4(){//错误示范：//1.引用常变量，需要const来修饰constint a=10;int& ra=a;//2.类型转换产生的临时变量具有常属性，需要有const修饰引用double d =12.34;int& rd = d;//3.引用常量，需要const来修饰int& c =10;}

使用场景:

1. 做参数 函数调用的时候，引用做参数，相当于把实参传过来（输出型参数），直接对实参进行修改，指针是通过地址间接对实参进行修改

voidSwap(int& num1,int& num2){int tmp=num1
    num1 = num2;
    num2 = tmp;}

当实参具有常属性时，或者不想要在函数中改变实参，形参需要用const来修饰

voidSwap(constint& num1,constint& num2){int a=num1;int b=num2;//num1虽然接收的是变量a，但是经过const来修饰，具有常属性，不能改变，对引用进行了权限的限定//num2本身接受的就是常量，必须要有const修饰才可以接收}intmain(){int a=10;Swap(a,5)return0;}

1. 做返回值（引用返回） 可以把函数里面创建的变量（不能存在于栈区）返回本身

int&Count(){staticint n =0;//变量存在静态区，不会因为出栈而销毁
    n++;return n;}

错误示例：

int&Count(){int n =0;//变量存在栈区，会因为出栈而销毁，导致返回的值为一个随机值
    n++;return n;}

注意：

如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在(还没还给系统)，则可以使用引用返回，如果已经还给系统了，则必须使用传值返回

原理：

在返回时，会创建一个临时变量，将要返回的内容根据函数的返回类型进行拷贝，然后返回的是这个拷贝
当传值返回时，对这个值进行拷贝，数据进行了保存，函数的因出栈销毁，但拷贝存在其他地方没有被销毁，返回的是这个拷贝
当传引用返回时，拷贝的类型是引用，相当于返回内容的别名，都指向同一块空间，即使出栈这片空间销毁，这个拷贝仍指向已被销毁空间，所以返回的变量不能创建在栈区，可以是全局变量或者存放在静态区（数据段），常量区（代码段）等其他不会被销毁的地方

内存空间的销毁意味着什么？

1. 空间还在吗？ 在，只是使用权不是我们的，放在里面的数据不被保护
2. 我们还能访问吗？ 能，只是我们读写的数据不确定的

传值、传引用效率比较

引用是不需要编译器给它开辟空间，它只是一个所引用对象的别名，都指向同一块空间

当我们在使用传值调用的时候，需要先对实参进行拷贝，将拷贝传递给形参，当实参数据量大的时候，传参效率低下

当我们使用传引用调用的时候，只是传过去一个实参的别名，仍指向该实参，不需要进行对实参进行拷贝，传参效率更好

#include<time.h>structA{int a[100000];};voidTestFunc1(A a){}voidTestFunc2(A& a){}voidTestRefAndValue(){
    A a;// 以值作为函数参数size_t begin1 =clock();for(size_t i =0; i <10000;++i)TestFunc1(a);size_t end1 =clock();// 以引用作为函数参数size_t begin2 =clock();for(size_t i =0; i <10000;++i)TestFunc2(a);size_t end2 =clock();// 分别计算两个函数运行结束后的时间
    cout <<"TestFunc1(A)-time:"<< end1 - begin1 << endl;
    cout <<"TestFunc2(A&)-time:"<< end2 - begin2 << endl;}

通过上述代码的比较，发现传值和传引用在作为传参以及返回值类型上效率相差很大

传引用返回的作用：

1. 减少拷贝，提高效率
2. 可修改返回值

传引用做参数的作用：

1. 减少拷贝，提高效率
2. 输出型参数，在函数中修改形参，实参也会被修改

引用和指针的区别

在语法概念上引用就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间

intmain(){int a =10;int& ra = a;
    cout<<"&a = "<<&a<<endl;
    cout<<"&ra = "<<&ra<<endl;return0;}

在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的

intmain(){int a =10;int& ra = a;
    ra =20;int* pa =&a;*pa =20;return0;}

我们来看下引用和指针的汇编代码对比：

引用和指针的不同点:

1. 引用在概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
3. 引用在初始化时引用一个实体后，就不能再引用其他实体，而指针可以在任何时候指向任何一个同类型实体
4. 没有NULL引用，但有NULL指针
5. 在sizeof中含义不同：引用结果为引用类型的大小，但指针始终是地址空间所占字节个数(32位平台下占4个字节)
6. 引用自加即引用的实体增加1，指针自加即指针向后偏移一个类型的大小
7. 有多级指针，但是没有多级引用
8. 访问实体方式不同，指针需要显式解引用，引用编译器自己处理
9. 引用比指针使用起来相对更安全