[C++]C++入门--引用-创新互联

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🥁作者： 华丞臧
📕​​​​专栏：【C++】
博主Gitee
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• 一、引用概念
• 二、引用特性
• 三、常引用
• 四、使用场景
• • 4.1 做参数
  • 4.2 做返回值
• 五、引用和指针的区别

引用不是新定义一个变量，而是给已经存在的变量取了一个别名，编译器不会为引用变量开辟内存空间，它们引用的变量共用同一块空间。

//类型& 引用变量名 = 引用实体;
如下：
int a = 10;
int& ra = a; //定义引用类型，必须初始化

1. 引用在定义时必须初始化；
2. 一个变量可以有多个引用；
3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体。

void TestRef()
{int a = 10;
   // int& ra;   // 该条语句编译时会出错
   int& ra = a;
   int& rra = a;
   printf("%p %p %p\n", &a, &ra, &rra);  
}

可以看到a,ra,rra三个变量地址一致，从这里可以看出引用其实就是变量实体的别名，与实体共用同一块空间。

void TestConstRef()
{const int a = 10;
    //int& ra = a;   // 该语句编译时会出错，a为常量
    const int& ra = a;
    // int& b = 10; // 该语句编译时会出错，b为常量
    const int& b = 10;
    double d = 12.34;
    //int& rd = d; // 该语句编译时会出错，类型不同;
    const int& rd = d; 
}

指针和引用赋值中，变量的权限可以缩小，但不可以放大。

类型转换、整型提升、截断这些的过程中都会产生一个临时变量，语法规定临时变量具有常性即不能修改。

在C语言当中，调用一个函数传参分为两种：一是传值二是传地址，在这两种方式中只有传地址才能通过函数中的形参改变实参；而现在C++当中使用引用做形参同样能达到相同的效果。

//这是一个例子
void Swap(int& left, int& right)
{int temp = left;
   left = right;
   right = temp;
}

引用做参数的优点：

1. 减少拷贝，提高效率；
2. 输出型参数，函数中修改形参实参也修改了。

关于函数重载：

int Add(int& a, int& b)
{int c = a + b;
    return c;
}

int Add(int a, int b)
{int c = a + b;
    return c;
}

上述函数构不构成重载看编译器的识别或者名字修饰规则，但是不能这么写程序会出错，因为调用时存在二义性，编译器识别不出。
传值、传引用效率比较：

#include#includeusing namespace std;

struct A 
{int a[10000]; 
};
void TestFunc1(A a) 
{}
void TestFunc2(A& a) 
{}
void TestRefAndValue()
{A a;
	// 以值作为函数参数
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i< 100000; ++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< 100000; ++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;
}

int main()
{TestRefAndValue();
	return 0;
}

可以看到，数据量很大的时候引用做参数的效率更快。

传值返回：

我们知道在函数调用时，编译器会为函数在内存中开辟一个函数栈帧；在函数调用返回时函数栈帧销毁之前，返回值会先传给一个临时变量(小则存放在寄存器中，大则在主函数栈帧开辟的空间)返回。

引用返回：

引用是什么？引用是一个变量的别名，和引用的实体是共用一块空间的；那么在函数栈帧销毁时，函数返回的是实体变量在这个过程中就不会再产生一个临时变量。
注意：函数栈帧销毁，该函数中的局部变量也销毁了，这时就不能再用引用返回了；如果这个变量是定义在函数栈帧上的，函数栈帧销毁变量也跟着销毁，出了函数作用域返回变量不存在了，不能使用引用返回，因为此时引用返回的结果是未定义的；出了函数作用域，返回变量存在，才能使用引用返回。

int& Count()
{static int n = 0;
   n++;
   // ...
   return n;
}

//下面代码输出什么结果？为什么？
int& Add(int a, int b)
{int c = a + b;
    return c;
}
int main()
{int& ret = Add(1, 2);
    Add(3, 4);
    cout<< "Add(1, 2) is :"<< ret<

打印一次：

打印两次：

说明：

• 打印一次的时候，add函数栈帧销毁时函数栈帧中存放c变量的空间并没有被销毁改变，此时去访问这块空间的值还是7。
• 当第二次打印两次的时候，我们第二次非法访问同样一块空间发现值已经被改变，这是因为先取值再打印所以第一次还是7但是此时cout函数调用开辟了栈帧覆盖了那片空间，从而导致了值的改变。
• 上述的那一段程序是错误，属于非法访问，这说明：出了函数作用域变量就不存在了是不能使用传引用返回的。

引用返回的优点：

1. 减少拷贝，提高效率；
2. 修改返回值。

值和引用的作为返回值类型的性能比较：

#include#includeusing namespace std;

struct A 
{int a[10000]; 
};
A a;
// 传值返回
A TestFunc1() 
{return a; 
}
// 引用返回
A& TestFunc2() 
{return a; 
}

void TestReturnByRefOrValue()
{// 以值作为函数的返回值类型
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i< 100000; ++i)
		TestFunc1();
	size_t end1 = clock();
	// 以引用作为函数的返回值类型
	size_t begin2 = clock();
	for (size_t i = 0; i< 100000; ++i)
		TestFunc2();
	size_t end2 = clock();
	// 计算两个函数运算完成之后的时间
	cout<< "TestFunc1 time:"<< end1 - begin1<< endl;
	cout<< "TestFunc2 time:"<< end2 - begin2<< endl;
}

int main()
{TestReturnByRefOrValue();
	return 0;
}


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。

int main()
{int a = 10;
	int& ra = a;
	ra = 20;
	int* pa = &a;
	*pa = 20;
	return 0;
}