C++引用

最新推荐文章于 2024-09-19 21:47:58 发布

同途异梦

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文章目录

一、引用的概念
- 1. 引用的概念
- 2. 引用的特性
二、引用的应用
三、常引用
四、引用和指针的不同点

一、引用的概念

1. 引用的概念

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同使用同一块内存空间。

int main()
{
	//b是a的引用
	int a = 10;
	int& b = a;
	
	//注意将引用和取地址区分
	//当变量前面单独一个&时，是取地址；当&在类型和变量之间时，那个变量便是另一个变量的引用
	//此处为取地址
	int* p = &b;
	
	return 0;
}

设置断点进行调试，可见b是a的别名，因为b和a地址相同，所以共用同一块内存空间。对a的修改和对b的修改会起到相同的效果。
在这里插入图片描述

2. 引用的特性

引用必须在定义的时候进行初始化
一个变量可以有多个引用
此时a、b、c、d的值全都是10
引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体

二、引用的应用

1. 引用做参数

C语言中，如果我们想交换两个变量的值，则需要传指针。将x、y的地址传给p1和p2，这里相当于把x的地址拷贝给了p1，把y的地址拷贝给了p2。进行交换时，我们修改的是p1和p2，因为p1是x的地址，则*p1解引用就是x，同理，p2是y的地址，*p2解引用就是y，这样一来，就可以完成x和y值的互换。
在这里插入图片描述

当使用C++时，我们可以传引用。Swap(x,y)中，我们将x、y作为实参传递给Swap()函数的形参，形参r1是x的引用，形参r2是y的引用，形参r1和r2分别是x、y的别名，r1和r2的交换就相当于x和y的交换。
在这里插入图片描述

2. 引用和二级指针

在这里插入图片描述

3. 引用做返回值

3.1 传值返回

所有的传值返回都会生成一个拷贝。
在这里插入图片描述
main函数建立栈帧，在栈帧中会调用Add函数，将1、2传给Add()。main()函数调用Add()函数，Add()函数建立新的栈帧，Add()函数的栈帧中存在a、b，同时有一个c接收a+b的值，由于是传值返回，c会生成一个临时变量，return c实际上返回的是c的拷贝也就是这个临时变量，最后这个临时变量赋给ret。为什么不能直接把c传给ret?这是因为当我们调用Add()函数时，当Add()函数执行完成后才会有返回值，将这个返回值给ret，但是当Add()函数执行完之后，Add()函数的栈帧就销毁了，销毁之后就无法取到c的值或者说很难取到c的值，因为这是非法访问。因此，传值返回时，应该生成一个临时变量，把临时变量返回。

临时变量存在哪呢？
1.如果c比较小(4字节或者8字节)，一般是寄存器充当临时变量。
2.如果c比较大，临时变量存放在调用Add()函数的栈帧中。
在这里插入图片描述

3.2 传引用返回

传引用返回可能会出现某些问题，比如，此时返回c引用，但是接收是用一个整型变量接收，所以ret是c的拷贝。
在这里插入图片描述

但是，此时Add()函数返回的是c的引用，ret是c的引用的引用，相当于ret就是c的引用。此时栈帧有可能被覆盖。

用int 接收和用int&接收是不一样的，int接收，会拷贝c空间里的值，也就是3 ;用int&接收，会指向c的空间，但是c的空间出了Add函数就被释放了。

在这里插入图片描述
当前代码存在两个问题：

存在非法访问，因为Add(1,2)的返回值是c的引用，所以Add栈帧销毁了以后回去访问c位置空间。
如果Add函数栈帧销毁，清理空间，那么取c值得时候取到的就是随机值，给ret的就是随机值。

举两个例子，比如在执行完Add(1,2)后，将ret结果进行打印，确实就是对c引用，我们得出ret = 3，此时Add栈帧已经销毁，我们接着调用Add(10,20)，再次打印ret，会发现ret变成了30，可是我们并没有将Add(10,20)的结果赋给ret。原因是因为Add(1,2)返回c = 3后，栈帧便销毁了，但是被销毁的栈帧的位置仍有c = 3，如果我们不进行管理，那么c将一直等于3，可是我们又调用了Add(10,20)，Add(10,20)也要建立栈帧，刚好将之前Add(1,2)栈帧的位置覆盖了，所以之前的c = 3就没了，同时ret是c的引用，取而代之的是新的返回结果c = 30。

再比如，我们不调用Add(10,20)，只是用cout函数打印一串值，如图所示，当我们再将ret进行输出的时候，发现ret变成了一串随机值。这是因为cout函数建立栈帧，栈帧的位置覆盖了原来Add(1,2)函数栈帧的位置，因此c = 3被覆盖，同时ret是c的引用，所以被覆盖后会被打印一串随机值。

传值返回还是传引用返回： 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。

4. 引用的优势

引用传参和传返回值，在某些场景(如：大对象和深拷贝对象)下，可以提高效率，但是不要返回局部变量的引用。
引用传参和传返回值，在某些场景下，形参的修改可以影响实参(输出型参数)。

三、常引用

void func1(int x)
{
	cout << x << endl;
}  // 此时在main()里可以调用func1(a)、func1(c)

void func2(int& x)
{
	cout << x << endl;
}  // 此时在main()里不能调用func2(a)

int main()
{
	//权限被放大，这是错误的。
	const int a = 10;
	int& b = a;

	//权限不变
	const int a = 10;
	const int& b = a;

	//权限被缩小，这是可以的。
	int c = 10;
	const int& d = c; //c变成只读的
	
	double e = 55.55;
	//把e赋值给i1涉及隐式类型转换，会产生一个和i1相同类型的临时变量
	//e的值先赋给临时变量，临时变量再把值赋给i1
	int i1 = e;
	int& i2 = e; //这是错误的
	
	//把e赋值给i3涉及隐式类型转换，会产生一个和i3相同类型的临时变量
	//e的值先赋给临时变量，临时变量再把值赋给i3，此时i3就是临时变量的别名
	//临时变量是右值，具有常性，是不能修改的
	//const Type& 可以接收各种类型的值
	const int& i3 = e;

	return 0;
}