C++引用的特性是什么

本文小編為大家詳細(xì)介紹“C++引用的特性是什么”，內(nèi)容詳細(xì)，步驟清晰，細(xì)節(jié)處理妥當(dāng)，希望這篇“C++引用的特性是什么”文章能幫助大家解決疑惑，下面跟著小編的思路慢慢深入，一起來學(xué)習(xí)新知識(shí)吧。

一、 引用概念

引用不是新定義一個(gè)變量，而是給已存在變量取了一個(gè)別名，語法理解上程序不會(huì)為引用變量開辟內(nèi)存空間，它和它引用的變量共用同一塊內(nèi)存空間

比如：李逵，在家稱為"鐵牛"，江湖上人稱"黑旋風(fēng)"

 類型& 引用變量名(對(duì)象名) = 引用實(shí)體

int main()
{
	//有一塊空間a,后面給a取了三個(gè)別名b、c、d
	int a = 10;
	int& b = a;
	int& c = a;
	int& d = b;
	//char& d = a;//err,引用類型和引用實(shí)體不是同類型(這里有爭(zhēng)議————char a = b[int類型],留個(gè)懸念,下面會(huì)解答)
	//會(huì)被修改
	c = 20;
	d = 30;
	return 0;
}

注意

• 引用類型必須和引用實(shí)體是同種類型

• 注意區(qū)分 ‘&’ 取地址符號(hào)

二、 引用特性

• 引用在定義時(shí)必須初始化

• 一個(gè)變量可以有多個(gè)引用

• 引用一旦引用一個(gè)實(shí)體，再不能引用其他實(shí)體

int main()
{
	//int& e;//err
	int a = 10;
	int& b = a;
	//這里指的是把c的值賦值于b
	int c = 20;
	b = c;
	return 0;
}

三、 常引用

void TestConstRef()
{
	const int a = 10;
	//int& ra = a; //該語句編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò)，a為常量;由const int到int
	const int& ra = a;//ok
	int b = 20;
	const int& c = b; //ok,由int到const int
	//b可以改,c只能讀不能寫
	b = 30;
	//c = 30;//err
	//b、c分別起的別名的權(quán)限可以是不變或縮小
	int& d = b;//ok
	//int& e = c//err
	const int& e = c;//ok
	//int& f = 10; // 該語句編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò)，b為常量
	const int& g = 10;//ok
	int h = 10;
	double i = h;//ok
	//double& j = h;//err
	const double& j = h;//ok
	//?為啥h能賦值給i了(隱式類型轉(zhuǎn)換)，而給h起一個(gè)double類型的別名卻不行————如果是僅僅是類型的問題那為啥加上const就行了？
	//double i = h;并不是直接把h給i,而是在它們中間產(chǎn)生了一個(gè)臨時(shí)變量(double類型、常量),并利用這個(gè)臨時(shí)變量賦值
	//也就是說const double& j = h;就意味著j不是直接變成h的別名,而是變成臨時(shí)變量(doublde類型)的別名,但是這個(gè)臨時(shí)變量是一個(gè)常量,這也解釋了為啥需要加上const
}

小結(jié)

1.我能否滿足你變成別名的條件：可以不變或者縮小你讀寫的權(quán)限 (const int -> const int 或 int -> const int)，而不能放大你讀寫的權(quán)限 (const int -> int)

2.別名的意義可以改變，并不是每個(gè)別名都跟原名有一樣的權(quán)限

3.不能給類型不同的變量起別名的真正原因不是類型不同，而是隱式類型轉(zhuǎn)換后具有常性了

 常引用的意義 (舉例棧)

typedef struct Stack
{
	int* a;
	int top;
	int capacity;
}ST;
void InitStack(ST& s)//傳引用是為了形參的改變影響實(shí)參
{//...}
void PrintStack(const ST& s)//1.傳引用是為了減少拷貝 2. 同時(shí)保護(hù)實(shí)參不會(huì)被修改
{//...}
void Test(const int& n)//即可以接收變量，也可以接收常量
{//...}
int main()
{
	ST st;
	InitStack(st);
	//...
	PrintStack(st);
	int i = 10;
	Test(i);
	Test(20);
	return 0;
}

小結(jié)

1.函數(shù)傳參如果想減少拷貝使用引用傳參，如果函數(shù)中不改變這個(gè)參數(shù)最好使用 const 引用傳參

2.const 引用的好處是保護(hù)實(shí)參，避免被誤改，且它可以傳普通對(duì)象也可以傳 const 對(duì)象

四、 使用場(chǎng)景

1、做參數(shù) 

void Swap1(int* p1, int* p2)
{
	int temp = *p1;
	*p1 = *p2;
	*p2 = temp;
}
void Swap2(int& rx, int& ry)
{
	int temp = rx;
	rx = ry;
	ry = temp;
}
int main()
{
	int x = 3, y = 5;
	Swap1(&x, &y);//C傳參
	Swap2(x, y);//C++傳參
	return 0;
}

在 C++ 中形參變量的改變，要影響實(shí)參，可以用指針或者引用解決

意義：指針實(shí)現(xiàn)單鏈表尾插 || 引用實(shí)現(xiàn)單鏈表尾插

指針

引用

void SListPushBack(SLTNode*& phead, int x)
{
	//這里phead的改變就是plist的改變
}
void TestSList2()
{
	SLTNode* plist = NULL;
	SListPushBack(plist, 1);
	SListPushBack(plist, 2);
}

有些書上喜歡這樣寫 (不推薦)

typedef int SLTDataType;
typedef struct SListNode
{
	SLTDataType data;
	struct SListNode* next;
}SLTNode, *PSLTNode;
void SListPushBack(PSLTNode& phead, int x)
{
	//...
}

2、做返回值 

2.1、傳值返回

//傳值返回
int Add(int a, int b)
{
	int c = a + b;
	return c;//需要拷貝
}
int main()
{
	int ret = Add(1, 2);//ok, 3
	Add(3, 4);
	cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
	return 0;
}

Add 函數(shù)里的 return c; —— 傳值返回，臨時(shí)變量作返回值。如果比較小，通常是寄存器；如果比較大，會(huì)在 main 函數(shù)里開辟一塊臨時(shí)空間

怎么證明呢

int Add(int a, int b)
{
	int c = a + b;
	return c;
}
int main()
{
	//int& ret = Add(1, 2);//err
	const int& ret = Add(1, 2);//ok, 3
	Add(3, 4);
	cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
	return 0;
}

從上面就可以驗(yàn)證 Add 函數(shù)的返回值是先存儲(chǔ)在臨時(shí)空間里的

2.2、傳引用返回

//傳引用返回
int& Add(int a, int b)
{
	int c = a + b;
	return c;//不需要拷貝
}
int main()
{
	int ret = Add(1, 2);//err, 3
	Add(3, 4);
	cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
	return 0;
}

結(jié)果是不確定的，因?yàn)?Add 函數(shù)的返回值是 c 的別名，所以在賦給 ret 前，c 的值到底是 3 還是隨機(jī)值，跟平臺(tái)有關(guān)系 (具體是平臺(tái)銷毀棧幀時(shí)是否會(huì)清理?xiàng)臻g)，所以這里的這種寫法本身就是越界的 (越界抽查不一定報(bào)錯(cuò))、錯(cuò)誤的

發(fā)現(xiàn)這樣也能跑，但詭異的是為啥 ret 是 7

//傳引用返回
int& Add(int a, int b)
{
	int c = a + b;
	return c;
}
int main()
{
	int& ret = Add(1, 2);//err, 7
	Add(3, 4);
	cout << "Add(1, 2) is :"<< ret <<endl;
	return 0;
}

在上面我們?cè)?VS 下運(yùn)行，可以得出編譯器并沒有清理?xiàng)?，那么這里進(jìn)一步驗(yàn)證引用返回的危害

雖然能正常運(yùn)行，但是它是有問題的

小結(jié)引用做返回值

1.出了 TEST 函數(shù)的作用域，ret 變量會(huì)銷毀，就不能引用返回

2. 出了 TEST 函數(shù)的作用域，ret 變量不會(huì)銷毀，就可以引用返回

3.引用返回的價(jià)值是減少拷貝

觀察并剖析以下代碼

int main()int main()
{
	int x = 3, y = 5;
	int* p1 = &x;
	int* p2 = &y;
	int*& p3 = p1;
	*p3 = 10;
	p3 = p2;
	return 0;
}

五、函數(shù)參數(shù)及返回值 —— 傳值、傳引用效率比較

#include <time.h>#include<iostream>using namespace std;struct A { int a[10000]; };A a;void TestFunc1(A a) {}void TestFunc2(A& a) {}A TestFunc3() { return a; }A& TestFunc4() { return a; }void TestRefAndValue(){A a;// 以值作為函數(shù)參數(shù)size_t begin1 = clock();for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)TestFunc1(a);size_t end1 = clock();// 以引用作為函數(shù)參數(shù)size_t begin2 = clock();for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)TestFunc2(a);size_t end2 = clock();// 分別計(jì)算兩個(gè)函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后的時(shí)間cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;}void TestReturnByRefOrValue(){// 以值作為函數(shù)的返回值類型size_t begin1 = clock();for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)TestFunc3();size_t end1 = clock();// 以引用作為函數(shù)的返回值類型size_t begin2 = clock();for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)TestFunc4();size_t end2 = clock();// 計(jì)算兩個(gè)函數(shù)運(yùn)算完成之后的時(shí)間cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;}int main(){//傳值、傳引用效率比較TestRefAndValue();cout << "----------cut----------" << endl;//值和引用作為返回值類型的性能比較TestReturnByRefOrValue();return 0;}#include <time.h>
#include<iostream>
using namespace std;
struct A { int a[10000]; };
A a;
void TestFunc1(A a) {}
void TestFunc2(A& a) {}
A TestFunc3() { return a; }
A& TestFunc4() { return a; }
void TestRefAndValue()
{
	A a;
	// 以值作為函數(shù)參數(shù)
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		TestFunc1(a);
	size_t end1 = clock();
	// 以引用作為函數(shù)參數(shù)
	size_t begin2 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)
		TestFunc2(a);
	size_t end2 = clock();
	// 分別計(jì)算兩個(gè)函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后的時(shí)間
	cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;
	cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;
}
void TestReturnByRefOrValue()
{
	// 以值作為函數(shù)的返回值類型
	size_t begin1 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
		TestFunc3();
	size_t end1 = clock();
	// 以引用作為函數(shù)的返回值類型
	size_t begin2 = clock();
	for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
		TestFunc4();
	size_t end2 = clock();
	// 計(jì)算兩個(gè)函數(shù)運(yùn)算完成之后的時(shí)間
	cout << "TestFunc1 time:" << end1 - begin1 << endl;
	cout << "TestFunc2 time:" << end2 - begin2 << endl;
}
int main()
{
	//傳值、傳引用效率比較
	TestRefAndValue();
	cout << "----------cut----------" << endl;
	//值和引用作為返回值類型的性能比較
	TestReturnByRefOrValue();
	return 0;
}

以值作為參數(shù)或者返回值類型，在傳參和返回期間，函數(shù)不會(huì)直接傳遞實(shí)參或者將變量本身直接返回，而是傳遞實(shí)參或者返回變量的一份臨時(shí)的拷貝，因此用值作為參數(shù)或者返回值類型，效率是非常低下的，尤其是當(dāng)參數(shù)或者返回值類型非常大時(shí)，效率就更低

六、 引用和指針的區(qū)別

1.語法概念

引用就是一個(gè)別名，沒有獨(dú)立空間，和其引用實(shí)體共用同一塊空間

指針變量是開辟一塊空間，存儲(chǔ)變量的地址

int main()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;
	cout<<"&a = "<<&a<<endl;
	cout<<"&ra = "<<&ra<<endl;
	int b = 20;
	int* pb = &b;
	cout<<"&b = "<<&b<<endl;
	cout<<"&pb = "<<&pb<<endl;
	return 0;
}

2.底層實(shí)現(xiàn) 

引用和指針是一樣的，因?yàn)橐檬前凑罩羔樂绞絹韺?shí)現(xiàn)的

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

這里我們對(duì)比一下 VS 下引用和指針的匯編代碼可以看出來他倆是同根同源

引用和指針的不同點(diǎn)：

1、引用在定義時(shí)必須初始化，指針沒有要求

2、引用在初始化時(shí)引用一個(gè)實(shí)體后，就不能再引用其他實(shí)體，而指針可以在任何時(shí)候指向任何一個(gè)同類型實(shí)體

3 、沒有 NULL 引用，但有 NULL 指針

4、在 sizeof 中含義不同：引用結(jié)果為引用類型的大小，與類型有關(guān)；但指針始終是地址空間所占字節(jié)個(gè)數(shù) (32 位平臺(tái)下占 4 個(gè)字節(jié)，64 位平臺(tái)下占 8 個(gè)字節(jié))，與類型無關(guān)

5、引用自加即引用的實(shí)體增加 1，與類型無關(guān)，指針自加即指針向后偏移一個(gè)類型的大小，與類型有關(guān)

6、有多級(jí)指針，但是沒有多級(jí)引用

7、訪問實(shí)體方式不同，指針需要解引用，引用編譯器自己處理

8、引用比指針使用起來相對(duì)更安全，指針容易出現(xiàn)野指針、空指針等非法訪問問題

讀到這里，這篇“C++引用的特性是什么”文章已經(jīng)介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識(shí)點(diǎn)還需要大家自己動(dòng)手實(shí)踐使用過才能領(lǐng)會(huì)，如果想了解更多相關(guān)內(nèi)容的文章，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。