目录

• 引用
• • 引用概念
  • 引用特性
  • 引用的应用
  • • 传参
    • 传返回值
  • 效率比较
  • 引用与指针的区别
  • 引用经常与const搭配使用

引用

我使用引用还是比较频繁的，有一个直观的感觉：引用简化了一层指针的使用。

提前纠正一下之前的错误：

引用不能被引用，原因：引用只能引用实体，而引用本身不是实体

这句话是错误的。

#include using namespace std;int main(){int c = 10;int& b = c;int& d = b;cout << d;return 0;}

引用概念

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
引用的变量共用同一块内存空间。

使用样式：类型& 别名 = 实体;

ps：引用类型必须和引用实体是同种类型的

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
   我们发现b的地址没有发生改变，发生改变的只是a的值。
   b = c进行的只是赋值操作，这个例子存在的意义就在于说明引用和指针的区别。

引用的应用

传参

#include using namespace std;void swap(int* a, int* b) // 在我们不知道引用前使用的{    int c = *a;    *a = *b;    *b = c;}   void swap(int& a, int& b) // 了解引用后使用的{    int c = a;    a = b;    b = c;}int main(){    int a = 1, b = 2;    swap(&a, &b); swap(a, b);    return 0;}

ps：显而易见的是，引用版本更简洁

• 与函数重载的碰撞
  
  这三个交换函数没有报错，实现了函数重载，原因：参数类型不同
  ps：虽然引用的底层是依赖指针实现的，但是在编写时，我们依旧认为这是两种不同的类型。
  但是调用会报错。
  
  原因：引用版本与逻辑错误版本在函数的调用上存在歧义。

传返回值

形式如下：

#include using namespace std;int c;int& add(int a, int b){c = a + b;return c;}int main(){int t = add(1, 2);return 0;}#include using namespace std;int& add(int a, int b) // 将返回值引用改掉，在add(1, 2) = 4处会报错，//原因：传值返回，会产生临时变量，临时变量具有常性（为右值），不可修改。{static int c = a + b;return c;}int main(){add(1, 2) = 4;int t = add(1, 2);return 0;}

突然想起以前经常犯的错误：

int& add(int a, int b){int c = a + b;return c;}int main(){int ret = add(1, 2);return 0;}

首先明确一下这个变量c会存到哪里？

1. 如果c比较小（4或8字节），一般是在寄存器中充当临时变量。
2. 如果c比较大，临时变量放在调用add函数的栈帧中。

这里的引用返回的意思是，不会生成c的拷贝返回，而是直接返回c的引用。

当前代码的问题：

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值的时候取到就是随机值，给ret的就是随机值，当前这个取决于编译器实现。

例子：

#include using namespace std;int& add(int a, int b){int c = a + b;return c;}int main(){int& ret = add(1, 2);cout << ret << endl;cout << "//" << endl;cout << ret << endl;return 0;}

结果：

总结：如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还未还给系统，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。

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。

#include #include using namespace std;struct A { int a[10000]; };void Func1(A a) {}void Func2(A& a) {}int main(){A a;size_t begin1 = clock();for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)Func1(a);size_t end1 = clock();size_t begin2 = clock();for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)Func2(a);size_t end2 = clock();cout << "Func1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;cout << "Func2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;return 0;}

结果：

#include #include using namespace std;struct A { int a[10000]; };A a;A Func1() {return a;}A& Func2() {return a;}int main(){size_t begin1 = clock();for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)Func1();size_t end1 = clock();size_t begin2 = clock();for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)Func2();size_t end2 = clock();cout << "Func1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;cout << "Func2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;return 0;}

结果：

引用与指针的区别

逻辑上直观感觉：


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。

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。

我们可以通过一段代码的反汇编来观察出来：

#include using namespace std;int main(){int a = 10;int& b = a;int* c = &a;return 0;}

引用和指针的不同点:

1. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
2. 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
3. 没有NULL引用，但有NULL指针
4. 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)
5. 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
6. 有多级指针，但是没有多级引用
7. 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
8. 引用比指针使用起来相对更安全

引用经常与const搭配使用

理论上，const Type&是可以接受任何类型的参数的。
但是我们在书写下面这个例子时发生了错误：

为什么？

原因：C++无法用double类型的值初始化int类型的引用，因为double在转化成int时会发生隐式类型转换，产生了一个临时变量（临时变量是常值，不可修改）。想要以b来修改a变量位置的数据是不能够的了。无法引用一个肯定的不可更改的临时变量。

类同于：

修改一下即可（加入const）：

原因就是：临时变量是常值。

我在阅读其他人的代码时也经常见到：const 与 & 的搭配。

建议：使用引用传参，如果函数中不改变参数的值，建议使用const &。

因为：const限制了权限，更安全，&更具效率。

这里还有一个关于权限的问题：

#include using namespace std;int main(){// 权限不可放大const int a = 10;// int& b = a; 可以理解：明明a被设置是不可写的，难道一引用就可写了吗？// 权限可不变const int c = 20;const int& d = c;// 权限可放小int e = 30;const int& f = e;return 0;}

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