C++中引用與const修飾符怎么用

這篇文章主要介紹了C++中引用與const修飾符怎么用，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

1、引用

引用是給已經(jīng)定義的變量一個別名，可以簡單理解成同一個變量的昵稱。既然是昵稱或者是別名，顯然它和原本的變量名有著同樣的效力。所以我們對別名進行修改，原本的變量值也一樣會發(fā)生變化。

我們通過符號&來表明引用，

比如下面這個例子，我們創(chuàng)建了a變量的一個引用b

int a = 3;
int &b = a;
b++;
cout << a << endl;

由于b是a的一個引用，本質(zhì)上來說它們是同一個變量，只不過名稱不同。所以我們對b修改，等價于對a進行同樣的修改。所以輸出的結(jié)果是4。

也就是說我們需要把引用變量和原變量當成是同樣的變量，只不過名稱不同，其中一個發(fā)生變化，另外一個一樣會生效。

看上去有些像是指針，因為創(chuàng)建指針也能有類似的效果：

int a = 3;
int *p = &a;

*p++;
cout << a << endl;

但是引用和指針還是有些區(qū)別，這個問題在C++相關的面試當中經(jīng)常會問到，也是作為基本功的考察之一。

首先一個區(qū)別是，引用必須在聲明的時候就進行初始化，沒辦法先聲明再賦值：

int *pt;  // 合法
int &b;  // 非法

從這個角度來說，引用更接近const指針，一旦與某個變量關聯(lián)就不能再指向其他變量：

int &b = a;
// 等價于
int *const pt = &a;

在這個例子當中，b等價于*pt。

如果我們輸出引用和原變量的地址，會得到同樣的結(jié)果：

int a = 3;
int &b = a;

cout << &a << " " << &b << endl;

2、函數(shù)引用傳遞

其實到這里有一個問題，既然引用只是別名，我們已經(jīng)有了原本的變量名可以用了，又何必多此一舉創(chuàng)建變量的引用呢？

所以引用不是為了順序執(zhí)行的邏輯創(chuàng)建的，一個最常見的使用場景就是函數(shù)參數(shù)傳遞的時候，可以設置函數(shù)接收的變量類型為引用。

如：

void swap1(int& a, int& b) {
    int temp = b;
    b = a;
    a = temp;
}

void swap2(int a, int b) {
    int temp = b;
    b = a;
    a = temp;
}

我們創(chuàng)建了兩個swap函數(shù)，其中一個傳遞的參數(shù)是引用，另外一個就是普通的值傳遞。如果大家去分別調(diào)用這兩個函數(shù)進行嘗試，會發(fā)現(xiàn)swap2函數(shù)沒有生效。

因為值傳遞的時候，會發(fā)生拷貝，也就是說函數(shù)內(nèi)部接受的其實是變量的拷貝。我們對于拷貝無論如何修改也不會影響原值，而傳引用就不一樣了。前面說過，引用和原變量是等價的。我們對引用進行修改等價于對原變量進行修改。

這樣的話，我們就可以實現(xiàn)在函數(shù)體內(nèi)部對外部傳入的參數(shù)進行修改。在一些特殊的場景當中，非常方便。比如一些復雜的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構，通過使用引用可以大大降低代碼的編寫難度。

除此之外，使用引用還有一個好處，既然我們傳遞的引用和原值是等價的。那么也就免去了拷貝變量的開銷，如果我們傳遞的是int，double這樣的變量還好，如果是一個包含大量元素的容器，如vector,set,map等，使用引用傳遞可以帶來明顯的效率提升，也會降低內(nèi)存開銷。

3、引用與const

前文當中說過，我們可以讓函數(shù)接收一個引用變量，從而免去變量拷貝的開銷，達到提升程序運行效率的目的。

如果我們想要傳遞引用，但又不希望在函數(shù)內(nèi)部對引用的變量進行修改，以免影響外部變量。我們可以使用常量引用，也就是加上const修飾符。

double sqrt(const double &x);

由于我們加上了const修飾符，當我們在函數(shù)內(nèi)部對引用進行修改的時候，會觸發(fā)編譯器的報錯。一般來說，如果傳遞的只是基本類型的變量，我們其實沒有必要這么操作，直接值傳遞即可。這種做法一般用在傳遞一些大型結(jié)構體或者是大型容器的時候。

這里有一個小細節(jié)需要當心，由于我們傳遞的是引用，需要保證傳遞的參數(shù)是一個實參，而不是表達式。如這樣的代碼編譯時會報錯：

double distance(double &x, double &y) {
    return sqrt(x * x + y * y);
}

int main() {
 double x = 3.0, y = 4.0;
 cout << distance(x + 3.0, y + 4.0);
}

報錯的原因在于，函數(shù)distance接收的是一個double類型的引用，而我們傳遞的卻是x+3這樣的表達式。顯然表達式?jīng)]有對應的引用。所以編譯器會報錯，告訴我們參數(shù)類型不匹配：

但神奇的是，如果我們把函數(shù)簽名稍微改一下，加上const修飾符，會發(fā)現(xiàn)報錯消失了：

double distance(const double &x, const double &y) {
    return sqrt(x * x + y * y);
}

這并不是編譯器的bug，而是編譯器針對const引用做了特殊處理。當編譯器發(fā)現(xiàn)傳入的不是double類型的變量的時候，它會創(chuàng)建一個臨時的無名變量，將這個臨時變量初始化成x+3.0 ，然后再傳入這個臨時變量的引用。C++只會對const引用參數(shù)執(zhí)行這個操作。

除了表達式之外，如果變量的類型不匹配也一樣會創(chuàng)建臨時變量。這些臨時變量只會在函數(shù)調(diào)用期間存在，函數(shù)運行結(jié)束之后，編譯器會將其刪除。

為什么會有這樣的設計呢？C++ Primer當中提供了這樣一個例子：

void swapr(int &a, int &b) {
    int temp = b;
 b = a;
    a = temp;
}

long a = 3, b = 5;
swapr(a, b);

在早期C++沒有嚴格限制的情況下，這段代碼會發(fā)生什么呢？

由于類型不匹配，所以編譯器會創(chuàng)建兩個臨時的int變量，但它們初始化成3和5，再傳入函數(shù)當中。然后執(zhí)行函數(shù)當中交換變量的邏輯，但問題是，我們交換的是兩個臨時變量，原變量并不會生效。

所以后來版本的C++優(yōu)化了這個問題，禁止了傳遞引用時創(chuàng)建臨時變量。而當引用有const修飾時并不會對原值進行修改，并不會影響邏輯和結(jié)果，所以豁免了這個禁令。

4、const修飾符的優(yōu)點

在函數(shù)簽名當中，如果要接收引用，我們要盡可能使用const，我們來看下這樣做的好處：

• 可以避免無意中修改數(shù)據(jù)

• 可以處理const和非const參數(shù)，否則，只能接受非const變量

• 可以接受臨時變量

感謝你能夠認真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“C++中引用與const修飾符怎么用”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關注億速云行業(yè)資訊頻道，更多相關知識等著你來學習!