C++ · 入门 · 04 | 引用
创始人
2024-05-05 20:12:45
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啊我摔倒了..有没有人扶我起来学习....


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目录

  • 前言
  • 一、引用特性
  • 二、常引用
  • 三、使用场景
    • 3.1 做参数
    • 3.2 做返回值
    • 3.3 传值、传引用效率比较
  • 四、引用和指针的区别
  • 五、引用和指针的不同点


前言

  • 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
  • 比如:我,名叫李波。在家我妈称我为"波波猪",社会上人称"波波"
  • 类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体;
void TestRef()
{int a = 10;int& ra = a;//定义引用类型printf("%p\n", &a);printf("%p\n", &ra);
}

可以发现,输出的地址一致:在这里插入图片描述
注意: 引用类型必须和引用实体是同种类型的,比如“波波猪”是人,并不是猪!


一、引用特性

  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);
}

输出:在这里插入图片描述

二、常引用

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;
}
  • 对于以下这部分,相信铁汁们会疑惑!
	double d = 12.34;//int& rd = d;  // 该语句编译时会出错,类型不同const int& rd = d;
  • int& rd = d;类型不同不能引用是可以理解,但为啥加了个const就能了???
  • 原来,表面上看的类型不同不能引用,本质是因为类型转换的时候会产生临时变量,rd引用的是这个临时变量,而临时变量具有常数属性,所以才导致类型不同不能引用的现象!加个const就行啦

三、使用场景

3.1 做参数

void Swap(int& left, int& right)
{int temp = left;left = right;right = temp;
}

可以看出,引用可以代替指针的一些功能,且不用取地址,方便了一些

3.2 做返回值

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 <

输出:在这里插入图片描述

  • 咦???不应该是3吗?怎么会得到Add(3,4)的值?
    在这里插入图片描述
  • 如果对函数栈帧知识点比较模糊的铁汁,可以参考博主之前的一篇文章《C · 进阶 | 函数栈帧的创建和销毁》

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

3.3 传值、传引用效率比较

  • 以值作为参数或者返回值类型,在传参和返回期间,函数不会直接传递实参或者将变量本身直接返回,而是传递实参或者返回变量的一份临时的拷贝,因此用值作为参数或者返回值类型,效率是非常低下的,尤其是当参数或者返回值类型非常大时,效率就更低
  • 可以用以下代码测试一下:
#include
using namespace std;
#include 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 < 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;
}
int main()
{TestRefAndValue();return 0;
}

输出:在这里插入图片描述发现传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大

四、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
int main()
{int a = 10;int& ra = a;cout << "&a = " << &a << endl;cout << "&ra = " << &ra << endl;return 0;
}

输出:在这里插入图片描述

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

我们来看下引用和指针的汇编代码对比:在这里插入图片描述

五、引用和指针的不同点

  1. 引用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

在这里插入图片描述

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