C++干货--引用

 前言：   

          C++的引用，是学习C++的重点之一，它与指针的作用有重叠的部分，但是它绝不是完全取代指针(后面我们也会简单的分析)。

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。

引用的表示方法：

  类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；

举个例子：

这里的b就是a的别名。

通过对二者地址的观察，我们也印证了上面的结论，即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，它和它引用的变量共用同一块内存空间

 ps：C++中，&既有引用又有取地址的意义。

      这里学过C语言的都可能有些困惑，&的作用不是取地址吗？其实这就是C++的运算符重重载的一个特殊例子：

  注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的 。

引用的特性：

         1、引用必须初始化。

      2、一个变量可以有多个引用：

就像一个人可以有多个外号，理论上别名可以无限取(应该没有这需求)。

    3、引用定义后不能改变指向(这个特性极其重要)

         

在C++中，引用（reference）是一个已存在变量的别名，它必须在定义时立即初始化，并且一旦初始化后就不能再引用另一个对象。这是C++中引用的一个基本规则。这里的c就不是引用而是对引用的赋值，根据结果来看也确实是改变了变量a和a的引用b的值。

     ps：这就像一提诗仙就是李白，诗圣就是杜甫一样，杜甫可以有别的外号，但是诗圣这个外号就是与杜甫绑定的。

常引用： 

     在C++中，常引用（const reference）是一个特殊的引用类型，它用于指向一个不可被修改的对象。常引用允许我们传递对象给函数，而无需担心函数会修改传递的对象。

1、定义：

     常引用通过在引用类型前添加const关键字来定义。例如，const int& ref 是一个指向整数的常引用，它不能用于修改所引用的整数。

2、初始化：

     常引用必须在定义时立即初始化，并且一旦初始化后就不能再引用另一个对象。

      

3、使用场景：

     函数参数：当我们想要避免传递大型对象的拷贝，并且确保函数不会修改传递的对象时，可以使用常引用作为函数参数。

     返回常量对象的引用：当我们想要返回一个常量对象的引用而不是拷贝时，可以使用常引用。这通常用于类的getter函数。

      

      

引用的作用：

        1、做参数：

            1、输出型参数，我们通过改变这个形参，影响外面的实参

              

上图是C语言交换函数的写法，下图是C++的交换函数的写法，引用可以作函数的形参，x是a的别名，y是b的别名。这里使用引用更加方便，也更好理解。(如果是C语言的话，因为形参是实参的临时拷贝，形参的改变，无法影响实参，所以我们需要传递地址)

             2、对象比较大，为了减少消耗，提高效率。

                  既然指针也能解决的问题，为啥一定要用引用呢？实际上：

        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。

可以看到，引用的效率明显是比指针高的。

        2、做返回值 

             在C++中，函数可以返回引用。这通常用于返回对象的一部分，如数组元素、类的成员等，以便可以修改返回的值。但是，必须小心使用返回引用，因为不正确的使用可能导致悬空引用（dangling references）或未定义的行为。

            我们都知道，程序的运行有赖于内存空间中一个个栈的创建与销毁，当指针指向一块已被释放的空间时，这个指针就是野指针，那么引用是否也会有这方面的问题呢？

          

    这段代码是什么意思呢？我们定义了一个函数func，它的作用是什么?是返回变量a吗？还是返回变量a的值呢？

      我们在学习C语言时，知道局部变量出了作用域即被销毁，实际上这是因为我们写的函数，实际上是在栈上，计算机为我们开辟了一块空间，函数调用结束栈区为函数开辟的空间就被释放，这时计算机就不知道局部变量a的值是什么了，a的值可能被暂时寄存在寄存器中。

 

铺垫完毕，下面我们开始讲讲错误例子：

   

     这里我们返回的返回值是什么？是返回的引用值！这就好玩了。就好比说你去酒店开了个房间，你拿了房卡，用完退掉了房间，但是你配了房间的钥匙，没事还想进去住一住........

     func() 函数试图返回一个对局部变量 a 的引用，但这是错误的，因为局部变量 a 在函数返回后会被销毁，其占用的内存空间可能会被其他部分的程序覆盖。因此，返回的这个引用将是一个悬空引用（dangling reference），它不再指向有效的内存地址。

    更好玩的

这钥匙配了你还真开的了门......

   也就是说，这样使用引用是不正确的，纯粹是因为返回值还未被覆盖，走运了而已。

总结一下，引用做返回值，不能使用局部变量，最好是全局变量或静态变量。也就是说如果函数返回时，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。

引用与指针的区别：

          前面我们提到，指针与引用的功能是有所重叠的，但是，在C++中，引用是对指针的使用在某些复杂场景进行的某些替换，让代码更易懂，但是绝不是用来替代指针的。

          在前面我们提到引用的一个重要特性就是引用是不能改变指向的，这可要了老命了。想想我们学习的数据结构,二叉树、双向链表.......但凡增删查改就需要改变指向。

总结一下，引用与指针的区别：

       语法上：1、 引用不是对象，没有自己的内存地址，它只是某个对象的别名。而指针是地址，需要开内存空间。

                     2、引用必须初始化，指针可以初始化也可以不初始化

                     3、引用不呢改变指向，指针可以改变指向。