【C++】引用（上）【深度全面解析】

作者:云小逸
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前言

今天我们来学习C++很重要的知识点：【引用】，这里会详细讲解到C++引用的各种知识，码字不易，请多多支持

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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。
即：

1. 取别名
2. 不会开辟新空间，只是与所引用的共用一块空间

我们可以看下面的截图，便于我们的理解：
不难看出创建指针pa是开辟一个新空间存放a的地址。
ra的地址和a的地址是一样的

因为C++中出现了引用，很多我们之前写的代码就可以优化一下了,比如：
Swap函数：

格式：

类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
注意：引用类型必须和引用实体是同种类型的

特性：

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

先举一个例子，便于后面的理解：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
using namespace std;

int main()
{
	int a = 10;
	int& ra = a;
	int b = 20;

	ra = b;

	return 0;
}

可以思考一下：ra=b是将ra的引用的指向还是将b的值赋值给ra？

发现了吗？
是直接赋值的，而不是改变ra的引用的指向。
从这里我们也可以看到，赋值给ra，a的值也随之改变。
注：这个只是在C++中是这样的，Python等语言中引用的指向是可以改变的（可以替代指针），因此C++中引用不可以完全取代指针。

使用场景：

1.做参数：（和指针重合的功能）

还有可能我们刚开始学习数据结构的时候，经常看到书上是这样的写的：
void SListPushBack(Node*& pphead,int x);
那时候没有学习C++的引用的话，那就比较迷，那时候我也是这样的☹
现在学完C++的引用就会知道这是对Node*的引用

2.做返回值：

下面举几个例子用于对比，理解：

1. int cout()--------static int n=0;

• 这个函数是先建立main函数的栈帧，在main函数的栈帧开辟一块空间将ret存入,然后再建立count函数的栈帧，那我们创建的静态变量在不在count栈帧中呢？
• 不在的，这里涉及了操作系统的内容，未来在操作系统那一专栏将会系统介绍这个，这里先讲个大概：有一个叫作进程地址空间，里面分为几大区域，有栈（有栈帧，先建立的函数在上面，后建立的函数在上面），对，静态区（操作系统中叫数据段），常量区（操作系统中叫代码段）。
• 因此栈帧销毁了， n没有受到影响。
  static定义的变量放在静态区中，运行完count函数，n也不会被销毁。

注：

• 传值返回的本质不是把n作为函数调用的返回值，而是中间产生一个临时变量（小的话放在寄存器，单个寄存器只有4个字节或者8个字节，大的话放在上一层栈帧某个位置），临时变量的类型是int，与函数返回值的类型对应,然后n赋值给临时变量，临时变量作为函数调用的返回值。
  为什么呢？
• 这里要考虑n是局部变量的时候的情况：下一个例子为你解答：

2. int cout()--------int n=0;

上面传值返回的本质之所以是那样的是因为函数调用完，如果n不是静态变量，而是局部变量的话，当函数调用完成的时候，直接返回n的话，此时n已经被销毁了，返回的值是随机值。【此时销毁的空间还在，但是使用权不属于你，发生越界返回】

3. int& count()-------static int n=0;

如果引用返回，也会产生临时变量，此时临时变量是n（静态变量）的别名。
n不在count栈帧中。

4. int& count()-------int n=0;//这个程序是不对的！！！

如果引用返回，也会产生临时变量，此时临时变量是n（局部变量）的别名，此时就会出现问题，n已经被销毁，函数调用返回临时变量，相当于访问野指针。

内存销毁意味着什么？

空间销毁后，访问这个空间存在多种情况：

1. 还可以正常使用。
2. 被新数据覆盖了。
3. 还有一种情况是访问已被销毁的空间会出现未定义行为。这是因为当内存被释放时，系统不会立即清除该内存中的数据，因此如果访问已被销毁的空间，可能会读取到旧的数据或者无效数据，导致程序出现未定义行为。这种情况非常危险，可能会导致程序崩溃、数据损坏或者安全漏洞。因此，在程序中应该避免访问已经被销毁的空间，以确保程序的正确性和安全性。

就如何我们住酒店一样：
我们退房之后再偷偷潜入房间，拿我们落下的物品会出现多种情况：

1. 物品未被人触碰或移动，我们可以顺利取回。

2. 物品被人触碰或移动，我们可能会发现物品的位置或状态发生了变化。

3. 物品被其他人取走或替换，我们可能会发现物品不在原来的位置或者被其他物品所替代。

代码演示：

引用传值：

这里访问的是已经被销毁的空间，即访问一个野指针，但由于可能该空间没有被再次使用，所以数据暂时还可以使用，但是极度不安全！！！

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
using namespace std;

int& count()
{
	int n = 0;
	n++;
	return n;
}

int main()
{
	int ret = count();

	cout << ret << endl;

	return 0;
}

深化理解：

这里ret是临时变量的别名，临时变量是n的别名，可以这样说：ret是n的别名，但由于n是在count函数栈帧中的，其数据已经被销毁，故会生成随机值

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
using namespace std;

int& count()
{
	int n = 0;
	n++;
	return n;
}

int main()
{
	int& ret = count();

	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;

	return 0;
}

栈是向下生长的，上面高地址，下面低地址

这里可以继续类比我上面的例子：

1. 我偷偷潜入房间中，发现物品保持原状//1
2. 我偷偷潜入房间中，发现物品被扔在了垃圾堆里//随机值

再深化理解

这里可以发现这里三个地址是一样的：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
using namespace std;

int& count()
{
	int n = 0;
	n++;
	cout << &n << endl;
	return n;
}

void Func()
{
	int x = 100;
	cout << &x << endl;
}

int main()
{
	int& ret = count();

	cout << ret << endl;
	cout << ret << endl;
	Func();
	cout << ret << endl;
	cout << &ret << endl;
	return 0;
}

总结：

正确玩法：

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最后

十分感谢你可以耐着性子把它读完和我可以坚持写到这里，送几句话，对你，也对我：

1.永远都要保持善良，即便善良的人往往容易受伤，但善良是作为人来说，最宝贵的品质。

2.二十出头或者十多岁的小男孩们请千万要好好读书，人的一生就只有一次，学生阶段是人生最宝贵的时候，拼命读书才是正事。

3.累了的时候就多睡觉，多跑步，多运动。适当的放松，养好精神后再继续努力方可再创辉煌。

4.良人难遇，也要保持初心，相信才会有希望。

5.多独处，多复盘，想想今天自个干了啥，啥没干好，为啥没干好，该怎么干好。

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最后如果觉得我写的还不错，请不要忘记点赞✌，收藏✌，加关注✌哦(｡･ω･｡)

愿我们一起加油，奔向更美好的未来，愿我们从懵懵懂懂的一枚菜鸟逐渐成为大佬。加油，为自己点赞！
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