C++基础知识 （引用）

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⭐️ 引用

引用从语法的层面上讲：引用不是定义一个新的变量，而是给已存在的变量取了一个别名，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。

例1

#include 
using namespace std;

int main() {

	int a = 10;
	int& ra = a;
	cout << ra << endl;

	ra = 20;
	cout << a << endl;

	return 0;
}

ps：  int& ra = a 这里的 ra 是 a 的引用（或者可以理解成 a 的别名），当 cout << ra 的时候相当于 cout << a ，当修改 ra = 20 的时候，a 的值也被修改了。

引用的特性：

• 引用在定义时必须初始化
  • int& ra;   这种行为是 error 的
• 一个变量可以存在多个引用
  • int num = 10;
  • int& q_num1 = num;
  • int& q_num2 = num;
• 引用一旦引用一个实体，就不能再引用其他的实体
  • int num = 10;
  • int n = 20;
  • int q_num = num;
  • q_num = n    这里并不代表更换了引用。而是赋值：这里 q_num = n 是把 n 的值赋值给 q_num 而 q_num 又是 num 的引用，就相当于 n 的值赋值给 num。

引用的使用场景：

例2

#include 
using namespace std;

// 做参数
void swap(int& qa, int& qb) {
	int temp = qa;
	qa = qb;
	qb = temp;
}

int main() {

	int a = 10;
	int b = 20;
	cout << a << " " << b << endl;	// 10 20
	swap(a , b);
	cout << a << " " << b << endl;  // 20 10

	return 0;
}

ps： 当参数过大时，传值与传引用效率上会有一定的差距。

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例3

#include 
using namespace std;

// 做返回值
int& func() {
	static int count = 0;
	cout << count << endl;
	count++;

	return count;
}

int main() {

	int res = func();
	res++;
	func();

	return 0;
}

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ps： 首先这里 count 变量是被 static 修饰过的，所以并不是存在在栈区，而是静态区。return count 但是函数的返回是引用相当于返回了 count 的别名（这里可以理解为当函数栈帧销毁并且返回值的时候，会有一个临时变量来存储这个要返回的值，也就是可以理解成 int& temp = count 再把temp 引用返回），其实本质上就 count，所以当 count 的引用赋值给 res 就相当于把 count 赋值给 res 所以 res 的改变并不会影响静态区中的 count。 但是下面这种情况又不一样了。

例4

#include 
using namespace std;

int& func() {
	static int count = 0;
	cout << count << endl;
	count++;

	return count;
}

int main() {

	int& res = func();
	res++;
	func();

	return 0;
}

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ps1： 这里返回值是被 int& res 接收的。而 res 相当于是静态区中 count 的别名，res++ 就相当于静态区中的 count++ ， 所以第二次函数调用的时候 cout << count << endl 的时候是 2。
ps2： 如果函数中的变量会被销毁则不可以使用引用返回，则必须使用传值返回。

例5

#include 
#include 
using namespace std;

int& At(int * nums) {
	assert(nums);

	return nums[0];
}

int main() {

	int nums[10] = { 1 , 2 };

	At(nums) = 10;	// 直接可以修改返回值

	cout << nums[0] << endl;	// 10

	return 0;
}

ps： 使用返回引用的方式是可以直接修改返回值的，但是如果使用返回值的方式是不可以直接修改的，因为返回值会创建一个临时变量来保存，这个临时变量是常值变量不可被修改。

常引用：

例6

int main () {
	const int b = 20;
	//int& qb = b;	// error
	const int& qb = b;
}

ps： b 是被 const int 修饰的常量只有读的权限 而 qb 是 int 类型的引用，这里是 error 的因为对于引用来说权限是不可以放大的。

例7

int main () {
	
	int c = 30;
	const int& qc = c; // 这样做是可以的 权限缩小
	
	const int& d = 20; // 这样也是可以的
}

ps： 权限是可以缩小的 c 是可读可写的，而它的引用也可以是只读的。

例8

int main () {
	int e = 50;
	//double& dd = e;	// error
	const double& dd = e;
}

ps： 当把整型给到浮点型时会发生自动类型转换，但是为什么整型 e 给不了 double 的引用呢？因为在自动类型转换的时候，首先并不会改变 e 的类型，而是在它们中间创建一个临时的变量，把 e 给到这个临时变量在通过临时变量给到 dd。而这个临时变量是一个常值变量是不可以被修改的，所以这里本质上是发生权限放大的问题，如果原变量没有被 const 修饰，或者说不是一个常量，那么它的引用可以被 const 修饰也可以不被 const 修饰（引用的权限平移或者权限缩小），但是如果原变量是一个常量或者被 const 修饰，那么它的引用只能被 const 修饰，而不可以不被const修饰（权限放大）。

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引用和指针的区别

在语法概念上引用就是一个别名，没有独立的空间，和引用的实体共用同一块空间。但是在底层实现上实际是有空间的，因为引用的是按照指针方式来实现的。

引用和指针的不同点：

• 引用概念上是定义一个变量的别名，而指针是存储一个变量的地址。
• 引用在定义时必须初始化，指针没有要求。
• 引用在初始化时引用一个实体后，就不能引用其他的实体，而指针可以随意的更换指向。
• 没有 NULL 引用，但是有 NULL 指针。
• 在 sizeof 中的含义不同：引用结果为引用类型的大小，但是指针始终是地址空间所占的字节个数（32位平台下4字节）。
• 引用自增 1 即引用的实体增加 1 ，指针加 1 代表的是指针的指向后偏移一个类型的大小。
• 有多级指针，没有多级引用。
• 访问实体的方式不同，指针需要解引用操作符，而引用编译器会自己处理。
• 引用相比指针更安全。

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