C++学习日记---第10天（引用详解）

笔记复习

1.new操作符

作用：在堆区开辟数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放时利用操作符delete

语法：new 数据类型（new得到的是一段空间的首地址。所以一般需要用指针来存放这段地址）

应用场景：

1.为变量动态分配内存，包括基本数据类型变量int、double；一维数组；二维数组；

2.为类对象动态分配内存，也可以为结构体分配内存（类和结构体类似）；

1）利用new分配一般数据类型的内存，细分下来有两种方法：

a.

#include<iostream>
using namespace std;

int main() {
	int* p = new int;
	*p = 10;
	cout << *p << endl;
	return 0;
}

细心的同学可能会注意到，此时我并没有释放内存，但程序依然能够正常运行，这也说明当出现内存泄露问题时，程序不一定会报错 

b.

#include<iostream>
using namespace std;

int main() {
	int* p = new int(10);
	cout << *p << endl;
	return 0;
}

2）为一维数组分配内存

int* array1D = new int[5];
delete[] array1D;

3）为二维数组分配内存

int(*array2D)[2] = new int[3][2];
//这里int(*array2D)[2]中的2表示每一行包含2个int类型的元素
delete[] array2D;

4）为结构体分配内存

#include <iostream>
using namespace std;

struct Person {
    string name;
    int age;
};

int main() {
    // 动态分配一个 Person 结构体
    Person* person = new Person;

    // 初始化结构体成员
    person->name = "Alice";
    person->age = 30;

    // 输出结构体成员
    cout << "Name: " << person->name << ", Age: " << person->age << endl;

    // 释放结构体的内存
    delete person;

    return 0;
}

2.引用

作用：给变量起别名

语法：数据类型&别名=原名

示例：

int a=10;
int&b=a;

此时相当于给a起了一个别名b，当访问b时实际上是访问a

注意事项：

1.引用必须初始化

当我们用一个变量b给变量a起别名时，如果a没有初始化，那么输出b时输出的是一串乱码

2.引用无法改变

当我们给a起了别名b时，无法再用b给其他变量起别名

（这里大家有没有感觉很熟悉？这和前面我们学习的指针常量很像）

3.引用做函数参数

作用：函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参，这时候更改形参的同时也会更改实参

优点：可以简化指针修饰实参

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

void my(int& a, int& b) {//这时候my函数中的a，b分别是main函数中a，b的别名
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

int main() {
	int a = 10;
	int b = 20;
    //my(10, 20);我们是给a，b起别名，而不是给10，20起别名，因此传入数据10，20直接传递数字是不行的
	my(a, b);//传入变量a，b
	cout << "a=" << a << endl;
	cout << "b=" << b << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

于利用指针修改实参的值的区别在于：

1.传参时不需要传入地址

2.在函数中调用变量是不需要用*操作符解引用

4.左值和右值

在学习引用的下一个用法前，我们先来了解一下C++中左值和右值的概念

a.左值

左值是指那些可以出现在赋值运算符左侧的表达式

• 左值的特点：
  • 有持久的内存地址。
  • 可以被赋值。
  • 可以是变量、数组元素、对象成员等。

b.右值

右值是指哪些不能出现在赋值运算符左侧的表达式

• 右值的特点：
  • 不能被赋值。
  • 不能被取地址。
  • 通常是临时值，例如字面量、临时对象或函数返回的值。

 下面我们学习什么是右值，以此为依据判断表达式是左值还是右值

常见的右值有：

10

一个或一串单纯的数字字符就是右值

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

 函数的返回值也是右值

5.引用作为函数的返回值

特点：函数的调用可以作为左值

语法：在定义函数的时候，函数类型不能是void，且需要用取址符定义；在接收函数返回值时用取址符接收。

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

int& test02() {
	static int a = 10;
//后面会解释为什么这里要定义一个静态变量
	return a;
}
int main() {
	int& ref2 = test02();
	cout << "ref2=" << ref2 << endl;
	//如果函数的返回值是引用，这个函数调用可以作为左值（粗略理解为变量）
	test02() = 1000;//test02函数调用时返回a，故这行代码本质上是a=1000
	cout << "ref2=" << ref2 << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

（引用的值竟然是可以改变的，引用是不是就是指针常量呢？） 

注意事项：不要返回局部变量的引用

前面在学习内存四区模型时我们知道，局部变量指的是在函数体中的变量，存放在栈区，这类变量在函数执行时系统为其分配内存，在函数执行后系统释放其内存，因此当我们返回他的引用时，那么这个引用在函数返回后将指向一个已经释放的内存区域，因此会报错。故我们需要在前面加上static将变量变为常量，这样该变量就会存储在常量区中，即使函数执行结束也不会被释放，当我们程序结束时才会被释放。

下面是一个返回局部变量的例子：

#include<iostream>
using namespace std;

int& test01() {
	int a = 10;//局部变量存放在栈区
	return a;
}

int main() {
	int &ref = test01();
	cout << "ref=" << ref << endl;
	cout << "ref=" << ref << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

这里当我们输出第一个ref时可以正常输出，这是因为编译器帮我们记住了a，但当我们输出第二个的时候就会输出乱码。

6.引用的本质

本质：引用的本质在c++内部实现时一个指针常量

下面是一个代码示例：

#include<iostream>
using namespace std;
//发现是引用，转换为int*const ref=&a;
void my(int& ref) {
	ref = 100;//ref是引用，转换为*ref=100
}

int main() {
	int a = 10;
	int& ref = a;//自动转换为int*const ref=&a;指针常量是指指针指向不可改，也说明为什么引用不可更改
	ref = 20;
	cout << "a=" << a << endl;
	cout << "ref=" << ref << endl;
	my(a);
	system("pause");
	return 0;
}

但引用与指针常量也有区别，两者的区别在于指针常量使用变量名时输出的是地址，不是值。

7.常量引用

前面我们讲引用实质上是指针常量，指针的指向无法改变，指针指向的值可以改变，这时候我们可以加上const，使得指针指向的值也无法改变以防止误操作。

代码示例：

#include<iostream>
using namespace std;

void my(const int& val) {//在参数列表中在前面引用前加上const
	//val = 1000;//当出现修改操作时会报错
	cout << "val=" << val << endl;
}

int main() {
	int a = 100;
	my(a);
	system("pause");
	return 0;
}

前面我们说需要先初始化一个变量才可以用引用给这个变量起别名，但使用const关键字之后我们可以跳过这一步骤

int& ref = 10;//直接这样引用是错误的，前面我们讲引用是给变量起别名，那么应该先有名才能起别名
const int& ref = 10;//需要在前面加上const
//加上const后，编译器将代码修改为 int temp = 10; const int& ref = temp;

 这样有什么用呢？这时候我们可以反过来理解，即ref是一个指向10的变量，后面可以不需要用到取址符给变量取别名

#include<iostream>
using namespace std;

int main() {
	const int& ref = 10;
	int c = ref;
	int b = ref;
	system("pause");
	return 0;
}