c++的学习之路：3、入门（2）

一、引用

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。

怎么说呢，简单点理解就是你的小名，家里人叫你小名，你就不是你了？显然不是，这个就是引用的概念，在变成过程中，引用的用法就是如下方图片就是最简单的引用表示，我先定义一个变量a然后给a取别名为b然后这里是把他们的地址都打印出来了，然后发现他们的地址都是一个，这样就能最简单的证明了引用就是取别名，就是共同访问同一个地址。

那么能否给b接着取别名呢？

当然可以了，如果收，别人叫你的小名，再给这个小名去一个小名就不是自己了？，代码测试如图，这样就可以得出引用是可以套用的。而&这个就是引用的符号，他和取地址符是同一个，那是因为他的原理其实就是一个指针。

2、引用的特性

引用在定义时必须初始化，因为引用和指针不同，指针是存放这个变量的地址，也就是说，这个指针，也可以不初始化，放入空值都是可以的。

 一个变量可以有多个引用，这个就像上文中说的，可以取好几个别名，最间的的说明就是一个人是可以有很多称呼的，如下图就可以看出，对d取地址就可以看出也是a。

引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体 ，这个引用不学指针可以更改地址，引用是只可以对一个变量引用，也就是说b是a的引用，那么b只能是a的别名，不可能存在b是别的别名，那么就可以说明引用具有唯一性。

引用是具有等级权限的 ，最简单就是常量，如下如图所示，就可以看出，如果对一个常量进行引用，就会报错，这就是引用的权限，引用是只可以限制权限，不能放大权限，就像下图所示，a是一个常量，然后他的属性是只读，那么b想引用他，并且变成可以写的变量，那肯定是不可以的，但是假如说，变量a是可以读写的，引用的时候只限制成只读，可以吗？答案是可以的，因为引用可以把权限变小，如下图二所示是没有报错的就是可以的，那么如何引用常量呢，就是把权限限制为平级，也就是也变成常量，如下图三就是把别名也变成常量，那么权限就是平级的了，所以也就是可以使用引用了。

 3、引用可以做什么？

最简单的就是传参，例如以前想要改变一个变量的值，那么就需要传递一个指针过去，但是有了引用就轻松多了，可以直接传参过去，然后函数内引用，访问的还是这个变量的地址，效果如图就是利用引用进行传参，还有就是返回值，就是经常使用的函授返回值，例如ADD返回两数相加的和，那么利用引用的话可以直接接收，不会产生临时变量，毕竟函数返回时，在栈帧销毁时，返回的值也是一个局部变量，会在函数结束时，随着栈帧的销毁而销毁，所以函数的返回时本质是创建一个临时变量，进行传参，在销毁，用引用传参如下图所示。

 但是一般的函数是不能这样使用的，因为如果一个函数在销毁后，接着去访问这个地址可能会找到啥？这个是不确定的，因为临时变量是在会销毁的，如果这个空间在销毁时，没被随机值刷新，那么可能会找到正确的值，但是如果这个空间在销毁时被随机值刷新了 ，那么就是访问到随机值，这个就是一个典型的越界访问了，所以这样使用引用时是有限制的，只有在静态变量、全局变量、栈帧还没没有销毁时、malloc等情况下才能用引用去取返回值，其他的情况就需要使用返回值了，那么对比一下引用和返回值的效率吧，代码测试如下图可以看出差别还是挺大的。

#include <time.h>
struct A { int a[10000]; };
void test1(A a) {}
void test2(A& a) {}
void test3()
{
    A a;
    size_t begin1 = clock();
    for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
        test1(a);
    size_t end1 = clock();
    size_t begin2 = clock();
    for (size_t i = 0; i < 100000; ++i)
        test2(a);
    size_t end2 = clock();
    cout << end1 - begin1 << endl;
    cout << end2 - begin2 << endl;
}

int main()
{
    test3();
    return 0;
}

4、引用和指针的区别

在上面说过引用的原理其实就是指针，但是引用和指针还是有点区别的，区别如下：

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，引用编译器自己处理

⑨引用比指针使用起来相对更安全 

二、内联函数

以inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数调
用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。

简而言之就是和宏的用处差不多，宏是有缺陷，因为在宏的使用时是直接替换的，这样代码的安全性就大大下降了，总结一下宏的优缺点

优点：

1.增强代码的复用性。

2.提高性能。

缺点：

1.不方便调试宏。（因为预编译阶段进行了替换）

2.导致代码可读性差，可维护性差，容易误用。

3.没有类型安全的检查 。

而内联函数的用法就是和宏差不多，但是它可以把一个函数变成宏，但是有一点就是内联时，函数的代码是要求尽量简短，当然如果过多时编译器依然会把他当成函数处理，在简短 时内联函数就是直接替代，从下图反汇编就可以看出内敛函数是直接替代的，而不是call这个函数但是当行数过多时依然会当成函数调用了，测试如下，就可以看出内联函数也不是所有都可以替代。内联函数也不建议声明和定义分离，分离会导致链接错误。因为内联函数被展开，就没有函数地址了，链接就会找不到

inline int ADD(int a, int b)
{
    return a + b;
}

inline int ADD1(int a, int b, int c)
{
    c = a + b;
    a = a + b;
    b = a + b;
    c = a + b;
    a = a + b;
    b = a + b;
    c = a + b;
    a = a + b;
    b = a + b;
    c = a + b;
    a = a + b;
    b = a + b;
    c = a + b;
    a = a + b;
    b = a + b;
    c = a + b;
    a = a + b;
    c = a + b;
    b = a + b;
    return c;
}
int main()
{
    int ret = ADD(1, 3);
    int ret1 = ADD1(1, 3,2);
    return 0;
}