【C++ 记忆站】引用

一、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

就比如英雄联盟里面的游戏角色，就拿腕豪这个英雄来举例吧

             有些人叫他劲夫，有些人叫他腕豪，有些人叫他瑟提这三个名字说的都是他，只是不同人对他的叫法不同

再用代码举个例：

int a = 0;
int b = a;

这里没有用引用，而是创建两个单独的变量，再把a的值赋给a，这在内存里创建了两个单独的内存空间且存储的值相同，但是地址不同

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int a = 0;
int& b = a;

这里先是创建a变量，开辟一个内存空间存储值 0 ，再利用引用给a变量再去个外号b,不会再另外开辟一个名为b的空间,a和b的地址是相同的

我们可以通过打印a与b的地址来进行验证：

cout << &a << endl;
cout << &b << endl;

结果:

地址相同说明a和b代表的是同一个内存空间，那如果同时a++ b++会怎么样？

a++;
b++;

调试结果如下：

a++ 之后 b 也跟着变，再到 b++, a也跟着变了，所以 ++ 这个动作不管是对a还是b都是同时进行的，不会出现进行了 a++ ，b 不变，运行了 b++ ,a 不变的情况

二、引用特性

1、引用在定义时必须初始化

                                               意思是不能这样写

2、一个变量可以有多个引用

                          理论上可以给一个变量去无限个别名，甚至可以给这个变量的别名取别名

对a++，在调试一下：

3、引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体

                                            引用很深情，它始终如一

                               外面的蝴蝶再多，只能让它的外表有所改变，但内心永远不变

三、常引用

int main()
{//权限平移int a = 0;int& b = a;//权限放大 - 这是不允许的/*const int c = 0;int& d = c;*///权限缩小int c = 0;const int& d = c;return 0;
}

权限平移:就是a和b前面定义都不加const它们两个的权限都是相同的，都是可读可写的
权限放大:是指c已经被const限定了只读不可写，但是它的别名d却没被限定为只读不可写，这种写法再c++语法里面是不支持的
权限缩小是指把一个变量的别名限定为只读不可写，自身不被限定为只读不可写

int类型的a能赋值给double类型的b是因为中途空间会创建一个临时变量赋值给b，而临时变量具有常性，会发生一个隐性的类型转换

double类型的a的别名bb为什么会出现问题？还是因为临时变量具有常性，相当于是被const修饰的而bb没有被const修饰，临时变量传过去就相当于是权限放大,所以会有问题
a的别名bbb前面加上const修饰，之后就与临时变量相当于是权限平移，所以这种写法就可行

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四、使用场景

1、做参数

1、输出型参数

以Swap交换函数做例子，以前是用指针俩接受变量的地址，再解引用各自的地址进行交换，现在可以利用引用来实现这个交换的功能，省去了解引用和传变量地址的过程，让整体更加简洁高效

void Swap(int& r1, int& r2)
{int tmp = r1;r1 = r2;r2 = tmp;
}int main()
{int a = 1;int b = 2;Swap(a, b);return 0;
}

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2、大对象传参

                                               作用：提高效率

a是一个大小为40000字节的数组，包含于结构体A，Func1直接是把a整个传递过去，Func2是引用的a，本质是不用在传递的。下面的TestRefAndValue()里面分别记录Func1和Func2传参花费的时间

#include <time.h>
struct A{ int a[10000]; };
void TestFunc1(A aa){}
void TestFunc2(A& aa){}
void TestRefAndValue()
{A a;// 以值作为函数参数size_t begin1 = clock();for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)TestFunc1(a);size_t end1 = clock();// 以引用作为函数参数size_t begin2 = clock();for (size_t i = 0; i < 10000; ++i)TestFunc2(a);size_t end2 = clock();
// 分别计算两个函数运行结束后的时间cout << "TestFunc1(A)-time:" << end1 - begin1 << endl;cout << "TestFunc2(A&)-time:" << end2 - begin2 << endl;
}

结果如下：

虽然看起来差距不大，但是如果多次累积的话，差距就会扩大很多

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2、做返回值

1、传值返回

int Count()
{static int n = 0;n++;// ...return n;
}int main()
{int ret = Count();return 0;
}

                                              Count的返回值就是n吗？答案是否定的

                                        应该是n的一份拷贝tmp传递给main

因为在Count里面给n定义时加了static，所以n是放到内存中的静态去的，返回n时，是到静态区里面去找到n进行拷贝，再传拷贝值给ret

这里是传值返回，就算我们写代码时不加static定义n，在返回n之前，编译器也自动会进行对n进行拷贝，只是不会在静态区里面找，就直接在栈里面找就行

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2、传引用返回

int& Count()
{int n = 0;n++;return n;
}int main()
{int ret = Count();cout << ret << endl;cout << ret << endl;return 0;
}

int& 是引用返回的语法，含义是返回返回对象的别名
这里ret的结果是未定义的，如果返回结束时，系统会清理Count的栈置成随机值，那么这里的热ret就是随机值

结论：上面程序使用引用返回本质上是不对的，结果是没有保障的

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int& Count()
{int n = 0;n++;return n;
}int main()
{int& ret = Count();cout << ret << endl;cout << ret << endl;return 0;
}

结论：出了函数作用域，返回对象就销毁了，那么一定不能用引用返回，一定要用传值返回

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int& Count()
{static int n = 0;n++;return n;
}int main()
{int& ret = Count();cout << ret << endl;cout << ret << endl;return 0;
}

                                            这样传引用返回就可以了

结论：这里是先把Count里面的n放到静态区，那么他就不会随着栈帧的销毁变成随机值

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五、传值、传引用效率比较

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

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六、引用和指针的区别

                        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

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

地址相同

                            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

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

打开反汇编窗口就可以看见它们的底层逻辑其实是一样的

引用和指针的不同点:

1. 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
2. 引用在定义时必须初始化，指针没有要求
3. 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
4. 没有NULL引用，但有NULL指针
5. 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)
6. 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

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