C++——引用

引用的概念

引用不是新定义一个变量，而是给已存在的变量取一个别名，编译器不会因为引用变量而开辟内存空间，它和它引用的变量公用同一块空间。

相当于是给被引用的变量取了一个小名，但是相当于是同一个变量。

类型& 引用变量名（对象名） = 引用实体

void TestRef()

{

     int a = 10;

     int& ra = a;// 定义引用类型

    printf("%p\n",&a);

    printf("%p\n",&ra);

}

注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的数据。

对引用变量的修改就是对引用实体的修改

这里可以对输出型参数进行应用

1.交换函数

void Swap(int& x, int& y)

{

    int tmp = x;

    x = y;

    y = tmp;

}

int main()

{

    int a = 10, b = 20;

    Swap(a,b);

    cout << "a = " << a << endl <<  "b = " << b;

}

2.单链表

本来，对于单链表的pushback而言，我们要传入二级指针

typedef struct SListNode

{

    SLDataType data;

    struct SListNode* next;

}SLnode;

void SLPushBack(SLNode** pphead, SLDateType x)

{

       SLNode** pphead, SLDateType x;

       if (*pphead == NULL)

       {

            *pphead = newnode;

       }

       else

       {

            SLNode* tail = *pphead;

            while(tail -> next != NULL)

            {

                   tail = tail -> next;

            }

            tail -> next = newnode;

       }

}

有了引用，我们就可以这样写

typedef struct SListNode

{

    SLDataType data;

    struct SListNode* next;

}SLnode;

void SLPushBack(SLNode*& phead, SLDateType x)

{

       if (phead == NULL)

       {

            phead = newnode;

       }

       else

       {

            SLNode* tail = phead;

            while(tail -> next != NULL)

            {

                   tail = tail -> next;

            }

            tail -> next = newnode;

       }

}

 

引用特性

1.引用在定义时必须初始化

void TestRef()

{

  int a = 10;

 // int&ra ；//该条语句编译时会出错

  int& ra = a;

  int&  rra = a;

}

2.一个变量可以有多个引用

还可以给别名再取别名，这样，所有的名字其实都指的是同一个变量。

3.引用一旦引用一个实体，再不能引用其他的实体

常引用

void TestConstRef()

{

  const int a = 10;

  //int& ra = a; //该语句编译时会出错，因为a为常量

  const int& ra = a;

  //int& b = 10; //该句编译时会出错，因为b为常量

  const int& b = 10;

  double b = 12.34;

  //int& rd = d; //该语句编译时会出错，因为类型不同

  const int& rd = d;

}

做返回值

正常情况下的传值返回：

int Count()

{

    int n = 0;

    n++;

    return n;

}

int main()

{

     int ret = Count();

     cout << ret << endl;

}

 如果将代码改成

int& Count()

{

    int n = 0;

    n++;

    return n;

}

int main()

{

     int ret = Count();

     cout << ret << endl;

     cout << ret << endl;

}

此时，相当于是Count函数的返回值是n的一个引用

虽然短期内可以返回正确的值

但是，我们知道，出了Count函数后，n变量就会被销毁，此时我们利用它的引用取访问它，其实就相当于之前的野指针问题，会有很大的安全问题。

如果将代码再改成下面的情况：

int& Count()

{

    int n = 0;

    n++;

    return n;

}

int main()

{

     int& ret = Count();

     cout << ret << endl;

     cout << ret << endl;

}

相当于ret和返回值都是n这个变量

第二次访问的时候出现了随机值。

因为cout输出本身也是调用了函数，在Count函数调用完后，它的栈帧销毁了（其中也包括n的那块空间），紧接着cout开始调用函数，这时，cout调用的函数的栈帧就可能会将之间的Count所在的栈帧进行覆盖，同理，n所在的那块栈帧就可能会被各种值覆盖，因此，第二次通过n的引用访问n时，就会有可能得到一个随机值。

错误示范

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) = " << ret << endl;

    return 0;

}

同样的道理，在不清栈帧的情况下，Add（1，2）函数执行的时候开辟的栈帧的c所在的空间，会被后面再次调用Add（3，4）时覆盖，得到7。

结论：

如果函数返回时，出了函数作用域，如果返回对象还在（还没还给系统），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。

什么情况下可以使用传引用返回

1.返回的变量是全局对象（这样出了函数，变量并不会被销毁）

2.返回的对象是静态对象

传引用传参的作用(任何时候都可以)

1.提高效率

2.输出型参数（形参的修改，影响的实参）

传引用返回的作用（出了函数作用域对象还在才能用）

1. 提高效率

2.可以修改返回对象：

小例：单链表的访问和修改：

单链表：

struct SepList

{

     int *a;

     int size;

     int capacity;

};

c语言：

//访问第i个位置的值

int SLAT(struct SepList* ps, int i)

{

      assert(i < ps->size);

      return ps->a[i];

}

//将第i个位置的值修改为x

void SLModify(struct SepList* ps, int i, int x)

{

     assert(i < ps-> size);

     ps->a[i] = x;

}

c++引用：

//访问或修改第i个位置的值

int& STAT(struct SepList* ps, int i)

{

      assert(i < ps -> size);

      return ps->a[i];

}

此时，引用返回如果想要修改第i个位置的值,则直接修改即可，因为函数的返回是ps->a[i]的一个引用，所以此函数既可以访问，也可以修改。

STAT(ps,i) = 1;

在引用的过程中，权限可以平移，可以缩小，但不可以放大

小例：

int main()

{

     const int a = 0;

     //权限的放大：本来a变量不可以修改的，但是引用变量b是可以被修改的，所以这里不能这么写

      int& b = a;

    //权限的平移：这里b和a都不能被修改，所以权限是相同的，可以这样写

    const int& b = a;

 

   //权限的缩小：本来a是可以被修改的，但是引用变量b不可以，这样就会把a的权限缩小，但是这样是合法的

      int a = 0;

     const int& b = a;

      return 0;

}

还有一种情况：

int a = 7;

double& b = a;

这样写也是会报错的：

因为int类型的变量赋值给double时，不是直接给的，中间会有一个double类型的临时变量，也就是隐式转换，先将int类型的a转换成double类型，赋值给临时变量，然后将这个临时变量的值给b。

而我们知道，临时变量具有常量性，所以如果这样写,会有权限放大的现象。

如果改为：

int a = 7;

const double& b = a;

就不会报错了。

类似的：

int fun()

{

    int a = 0;

    return a;

}

int main()

{

     int& ret = fun();

     return 0;

}

这里也会报错：

因为，fun函数不是直接返回a，而是返回a的一份临时拷贝，也是具有常量性，所以这里的int& ret = fun()也存在权限放大的问题。

但是改为const int& ret = fun()就可以了。

这里的临时变量也会因为这里的引用被自动延长生命周期，直到不再使用为止。

引用和指针的联系

从汇编角度来看，引用其实和指针在底层其实是一种操作，也就是说底层其实没有引用，只有指针。

 

 执行++操作的步骤也是一样的。

引用和指针的区别

1.引用概念上定义一个变量的别名，指针存储了一个变量指针。

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了，而指针可以在任何一个同类型实体

4.没有NULL引用，但又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，指针需要显示解引用，引用编译器自己处理。

9.引用比指针使用起来相对更安全。