C++入门：引用是什么

目录

1.引用的概念

2.引用的特征

3.常引用

4.引用使用场景

5.传值，传引用效率比较

6.引用与指针的区别

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1.引用的概念

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。

语法：

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

 示例：

#include<iostream>
using namespace std;int main()
{int a = 0;int& b = a;//&符号放在 类型和变量之间时是引用 ，其他是取地址，一个符号多种用法cout << &a << endl;cout << &b << endl;//两个地址相同,a,b表示的是同一块空间a++;cout << b << endl;//b也会+1，return 0;
}

 注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的。

2.引用的特征

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

示例：

int main()
{//int& b;//1.引用在定义时必须初始化，要不然不知道是谁的别名。int a = 10;int& b = a;//2.一个变量可以有多个引用（别名）int& c = a;int& d = b;//也可以为引用取别名，都是指的同一块空间//3.C++一旦引用一个实体，再不能引用其他实体int x = 1;b = x;//这里是赋值，不是把b改成x的别名return 0;
}

3.常引用

注意：在引用过程中，权限可以平移，可以缩小，但是不能放大。

什么意思呢，我们看下面代码：const是常量限定符，被const修饰的值不能被修改

int main()
{const int a = 0;//a不能被修改//int& b = a;//1.权限放大，报错，因为b没有用const修饰，可以被修改int b = a;//简单赋值操作，可以const int& c = a;//2.权限的平移//3.权限的缩小int x = 0;const int& y = x;//x可以修改，修改后y也会改变，但不能直接修改yreturn 0;
}

临时变量： 

程序在运行时会产生临时变量，只在调用期间有效，这些临时变量具有常属性，它们的值不能被修改，以下三种情况会产生临时变量：

1. 值传递，（函数传值，传指针，以及函数值返回）
2. 引用时实参和形参的类型不匹配
3. 强制类型转换

 引用时实参和形参的类型不匹配：

如果取别名时引用类型与引用实体类型不同，会发生截断，类型提升，转换时中间都会产生临时变量，然后这个引用就是临时变量的别名，因为这个临时变量具有常属性，不能修改，所以引用时也需要用const修饰，引用的是中间产生的临时变量。如果没有被const修饰，那这个引用的值可以被修改，权限放大，会报错。

int main()
{int i = 0;//double d = i;//赋值，可以//int& d = i;//可以，权限平移//double& d = i;错误，类型不同，产生临时变量，d没有被const修饰，可以被修改，权限放大const double& d = i;//正确写法return 0;
}

值传递，函数值返回：

int func()
{int a = 0;return a;
}int main()
{int ret = func();//传值返回，函数返回过程中会用临时变量保存返回的值，拷贝可以//int& ret1 = func(); //传值返回 中间生成的临时变量具有常性，不能修改，这里权限放大const int& ret1 = func();//权限平移，可以return 0;
}

4.引用使用场景

1.做参数：

#include<iostream>
using namespace std;void Swap(int& x, int& y)
{int t = x;x = y;y = t;
}int main()
{int a = 1;int b = 2;Swap(a, b);cout << "a = " << a << " b = " << b << endl;return 0;
}

2.做返回值：

如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在（还没有还给系统），没有被销毁，如：全局变量，堆区开辟的空间以及静态变量，则可以使用引用返回，如果已经还给了系统，则必须使用传值返回

不能返回局部变量的引用，引用的这块空间可能被修改。示例：

//传引用返回，相当于返回的是n的引用
int& Count()
{int n = 0;n++;return n;
}int main()
{int& ret = Count();//这里打印的值可能是1，也可能是随机值cout << ret << endl;//X86下第一次不受影响是因为调用cout函数，先传参,取值之前还没有被覆盖。//然后ret位置的值才会被覆盖，覆盖之后ret的这块空间可能已经被修改cout << ret << endl;return 0;
}

下面代码输出什么结果？为什么

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

5.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。

代码：

#include <time.h>
struct A{ int a[10000]; };
void TestFunc1(A a){}
void TestFunc2(A& a){}
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;
}

可以发现传值效率非常低，引用它需要拷贝大量的数据，传引用效率就非常高了。

6.引用与指针的区别

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;//两个地址相同return 0;
}

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。

我们来看下面代码以及这段代码的汇编代码：

可以发现：指针和引用底层汇编代码是相同的，但是它们两个的语法不同。

 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
7. 有多级指针，但是没有多级引用
8. 访问实体方式不同，指针需要显式解引用(使用*解引用)，引用由编译器自己处理
9. 引用比指针使用起来相对更安全

本篇结束。