C++入门篇(3)---引用
1.引用
你有没有被人起过外号?比如身边的朋友,喊他的时候不会叫他的全名,像我很好的朋友,我一般都喜欢叫他"阿威",而不会去称呼全名.我叫他"阿威",他还是他没有什么问题.
这里新登场的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.
下面我们来细说:
1.1引用的概念
用法:
类型& 引用变量名(对象名) = 引用实体；
从图中我们可以看出b不仅和a的值相同,地址也是一模一样!这是为什么?
这里要注意的一点是:引用类型必须和引用实体是同种类型的!
这里编译器直接就报错了,这样是不被允许的!
1.2引用的特性
1. 引用在定义时必须初始化
这里的引用a没有初始化,编译器直接报错了!
2. 一个变量可以有多个引用
此时这些引用都是n的别名,指向的就是n,和n共用一块空间!
3. 引用一旦引用一个实体，再不能引用其他实体
这里的n最开始是a别名,是指向a的引用,引用只能引用一个实体,一旦有了就不能再换了!所以这里的n拿到的是b的值,并不是引用了b,由于n是a的别名,二者共用一块空间,所以改了n改成了20,因此a也会是20!
1.3常引用
在C++中，常引用是指在函数参数列表或变量声明中使用const关键字来修饰的引用。常引用的作用是限制对被引用对象的修改。
常引用的语法格式如下：
const 数据类型 &引用名 = 被引用对象;
常引用的特点如下：
- 常引用只能引用常量或临时对象，不能引用非常量对象。
- 常引用不允许对被引用对象进行修改，即不能通过常引用修改被引用对象的值。
- 常引用可以接受非常量对象、常量对象和临时对象作为参数。
- 常引用可以提高程序的效率，因为常引用不需要创建临时变量。
需要注意的是，常引用只能引用常量或临时对象，不能引用非常量对象。如果需要引用非常量对象并且不允许修改该对象的值，可以使用const修饰符来声明常量对象。
1.4使用场景
1.做参数
在没有引用前,我们交换两个变量的值需要使用指针来完成.
现在可以使用引用来完成了
2.做返回值
下面来看一段有问题的代码:
你看出问题所在了吗?程序运行的结果是什么呢?
这里的结果是不确定的,因为Add函数返回是c的别名,也就是引用,ret接受到的就是c,此时ret就是c,第一次调用,如果函数栈帧结束后,这块空间没有被销毁,那么ret就是3,如果空间被销毁了,那么ret就是不确定的值.
第二次函数调用Add,虽然ret没有接受,但是因为在第一次函数调用后,ret就已经是c的别名了,是指向c的引用,由于函数栈帧空间的复用性,第二次Add的调用还是在上一次的空间,此时c更改了值,那么ret也就会修改!
但是这是不确定的,因为在不同的编译器下,函数栈帧调用后,会不会立即清空空间,所以值是不确定的,如果销毁了,那么ret引用的值就是个随机值,如果没销毁,那就是函数正常的返回值.(vs2022下不会立即空间清除)
但是如果加上了static修饰就会不一样,因为被static修饰的变量是静态变量,是放在静态区上的,而不是栈上,并且由于static修饰的静态的变量只能被初始化一次,所以可以在一定程度上保证安全.
1.5传值、传引用效率比较
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。
如图所示,你可以看出传引用的效率还是很高的!
传值的优点是简单、直观，不会对原始数据产生任何影响。但是，传值会导致参数的副本被创建，如果参数较大，传值的效率可能会比较低。
传引用的优点是效率高，因为不需要创建参数的副本。同时，传引用可以直接修改原始数据，对原始数据产生影响。但是，需要注意的是，如果函数内部不需要修改参数的值，传引用可能会导致意外的修改，因此需要谨慎使用。
1.6值和引用的作为返回值类型的性能比较
函数可以返回值或引用作为返回类型。返回值是将函数的结果复制一份返回，而返回引用是返回原始数据的引用。
通过上述代码的比较，发现传值和指针在作为传参以及返回值类型上效率相差很大。
返回值的优点是简单、直观，不会对原始数据产生任何影响。但是，返回值会导致结果的副本被创建，如果结果较大，返回值的效率可能会比较低。
返回引用的优点是效率高，因为不需要创建结果的副本。同时，返回引用可以直接修改原始数据，对原始数据产生影响。但是，需要注意的是，返回引用时需要确保原始数据的生命周期足够长，否则返回的引用可能会指向无效的数据。
1.7引用和指针的区别
你会发现引用在很多地方好像与指针类似,这里来区分他们二者的不同.
在语法概念上引用就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间
在底层实现上实际是有空间的，因为引用是按照指针方式来实现的
通过观察汇编我们可以看出,引用的实现是与指针相同的.
那既然如此,引用是不是就是指针呢?我们来验证一下,指针根据平台的不同,分为4~8字节,我们来看看引用的大小.
64位平台下,指针大小8字节,而引用ccc还是1个字节的大小,因为在语法概念上引用就是一个别名，没有独立空间，和其引用实体共用同一块空间,编译器是跟语法走的.
引用和指针的不同点:
- 引用概念上定义一个变量的别名，指针存储一个变量地址。
- 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
- 没有NULL引用，但有NULL指针
- 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)
- 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
- 有多级指针，但是没有多级引用
- 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
- 引用比指针使用起来相对更安全
本章内容已完:
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